CPU实现原子操作的方法

在学习并发编程时，我们知道，多条指令不被分割操作被成为原子操作。但是，对于CPU是如何保证原子性的呢。

1、对于单核CPU

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对于单核cpu，所有的事件都是串行，执行完第一才会去执行第二个。所以，单核CPU实现原子操作比较简单。

在单核CPU中，每个指令都保证是原子的，即中断只会在指令之间发生。Intel x86指令集支持内存操作数的inc操作，将多条指令的操作在一条指令内完成。因为进程的上下文切换是在总是在一条指令执行完成后，所以不会写撕裂或者读撕裂等并发问题。

2、对于多核CPU

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对于多核CPU，保证单条指令并不能解决并发问题，因为多个核心可能同时运行同一个赋值语句。

1、使用总线锁

总线锁用来锁住某一个共享内存。当一个cpu要对内存进行操作时，会加上总线锁，限制其他cpu对共享内存操作。Intel x86指令集提供了指令前缀lock用于锁定前端串行总线（FSB），保证了指令执行时不会受到其他处理器的干扰。

2、使用缓存锁

使用总线锁，会锁定cpu与内存的通信，所以开销很大。有的cpu架构提供开销更小的缓存锁。缓存锁在一个cpu进行回写时，会使用缓存一致性机制来保护内部内存，当其他处理器回写已被锁定的缓存行的数据时会起缓存行无效。

3、CAS

CAS（Compare and Swap），cas记录原来内存中的值old，和将要修改的值new。CAS会检测现在内存中的值now,如果now和old一致，则说明没有别的cpu进行了内存修改，执行new值的更新。如果new和old值不等，则说明值已被修改，丢弃new值。

参考：https://infoq.cn/article/atomic-operation

https://www.cnblogs.com/fanzhidongyzby/p/3654855.html