最近在看操作系統(tǒng)方面的東西，然后看到一些同步的要求，比如鎖，于是就想想它們是如何實(shí)現(xiàn)的？
比如應(yīng)用層編碼是調(diào)用EnterCriticalSection之類的，以前就想到這里，剩下的工作就由OS去管理了，反正它能實(shí)現(xiàn)；不過今天一想，它能有什么辦法呢？如果是軟件它貌似也沒有什么比應(yīng)用層強(qiáng)的方法；于是有點(diǎn)好奇，就查閱一些資料來研究一下究竟。
一般的鎖實(shí)現(xiàn)都是通過處理器支持的原子操作來完成的，這些原子操作是不可分割的，不能被中斷。在單處理器的CPU上，單條指令可以認(rèn)為是原子操作，因?yàn)橹袛嘀荒馨l(fā)生在指令之間。但對于多處理器結(jié)構(gòu)就不一樣了，這個時候需要一些硬件的支持來保證，這嚴(yán)重依賴于不同的硬件實(shí)現(xiàn)。
例如：x86平臺上，CPU執(zhí)行期間會對總線加鎖的手段，也就是CPU芯片上有一個HLOCK Pin，可以通過發(fā)送指令來操作，將#HLOCK pin電位拉低，并持續(xù)到這條指令執(zhí)行完畢，從而將總線鎖定，因此同一個總線的其他CPU就不能通過總線來訪存了，因此保證了這條指令在多處理器環(huán)境下的原子性。
最開始的時候這些功能是用于CPU測試使用，但最后被操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)而封裝成各種功能：關(guān)鍵代碼段、信號量等。因此在應(yīng)用層使用來說脫離了與不同硬件交互的過程。
這里看一個X86平臺windows上的一個關(guān)鍵代碼段實(shí)現(xiàn)。
原來代碼如下：
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int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
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{
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CRITICAL_SECTION cs;
4 InitializeCriticalSection(&cs);
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6 EnterCriticalSection(&cs);
7 int i =0;
8 i++;
9 LeaveCriticalSection(&cs);
10 return 0;
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} 反匯編到EnterCriticalSection，可以看到如下代碼：
177BD69D0 push ebp
277BD69D1 mov ebp,esp
377BD69D3 sub esp,0Ch
477BD69D6 push esi
577BD69D7 push edi
677BD69D8 mov edi,dword ptr [ebp+8]
777BD69DB lea esi,[edi+4]
877BD69DE mov eax,esi
977BD69E0 lock btr dword ptr [eax],0
1077BD69E5 jae 77BE5F4B
1177BD69EB mov eax,dword ptr fs:[00000018h] 這里特別需要注意: lock btr dword ptr[eax], 0
lock是一個指令前綴，Intel的手冊上對其的解釋是：
Causes the processor's LOCK# signal to be asserted during execution of the accompanying instruction (turns the instruction into an atomic instruction). In a multiprocessor environment, the LOCK# signal insures that the processor has exclusive use of any shared memory while the signal is asserted.
也就是說lock會使緊跟在其后面的指令變成 atomic instruction。暫時的鎖一下總線，指令執(zhí)行完了，總線就解鎖了.
從上面可以看到其驗(yàn)證了前面所說；到這里就算是理解了操作系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制的。