聊聊CPU的LOCK指令

本文转载自聊聊CPU的LOCK指令导语在多线程操作中,可能最经常被提起的就是数据的可见性.原子性.有序性.不管是硬件方面.软件方面都在这三方面做了很足的工作,才能保证程序的正常运行. 之前发表过一篇文章聊聊缓存一致性协议如果感兴趣的话可以去阅读一下,里面谈到了缓存一致性的实现和处理过程,读完之后可以仔细去细想一下缓存一致性协议到底解决了什么问题.个人理解缓存一致性协议解决了CPU层面的可见性和一致性问题,阅读到这里可以在这里停下来,仔细回想一下缓存一致性的原理,它通过监听共享总线上消息,对…

【操作系统之十一】任务队列、CPU Load、指令乱序、指令屏障

一.CPU Loadcpu load是对使用或者等待cpu进程的统计(数量的累加):每一个使用(running)或者等待(runnable)CPU的进程,都会使load值+1;每一个结束的进程,都会使load值-1.大部分Unix操作系统只计算running和runnable的进程.但是Linux系统除了上述两种状态进行,还计算uninterruptible sleep状态的进程(通常是在等待磁盘IO). cpu load average:分别表示1分钟.5分钟和15分钟内的cpu负载均值,使用…

关于缓存一致性协议、MESI、StoreBuffer、InvalidateQueue、内存屏障、Lock指令和JMM的那点事

前言事情是这样的,一位读者看了我的一篇文章,不认同我文章里面的观点,于是有了下面的交流. 可能是我发的那个狗头的表情,让这位读者认为我不尊重他.于是,这位读者一气之下把我删掉了,在删好友之前,还叫我回家种田. 说实话,你说我菜我是承认的,但你要我回家种田,我不理解.为什么要回家种田呢?养猪不比种田赚钱吗? 我想了很久没有想明白,突然,我看到了这个新闻,瞬间明白了读者的用心良苦. 于是,我决定写下这篇文章,好好地分析一下读者提出的几个问题. 读者的观点针对这位读者的几个观点: volatile…

深入设计电子计算器(一)——CPU框架及指令集设计

版权申明:本文为博主窗户(Colin Cai)原创,欢迎转帖.如要转贴,必须注明原文网址 http://www.cnblogs.com/Colin-Cai/p/8278418.html 作者:窗户 QQ:6679072 E-mail:6679072@qq.com 前几天写了一篇<如何设计一个电子计算器>,一个朋友看了之后说实在太low,好吧,依照他的意思,那我就采用文中FPGA设计的方式,然后自己从指令集设计.cpu设计.汇编器设计.汇编程序设计一路设计过去,完全从零开始设计,再多写个几篇水文…

使用logisim搭建单周期CPU与添加指令

使用logisim搭建单周期CPU与添加指令搭建总设计借用高老板的图,我们只需要分别做出PC.NPC.IM.RF.EXT.ALU.DM.Controller模块即可,再按图连线,最后进行控制信号的处理,一个CPU就差不多搭完了.目前支持的指令集为{addu.subu.ori.lw.sw.beq.jal.jr.nop.lui.sb.lb.sh.lh} 下面分模块逐个分析 PC 本质上就是一个32位的寄存器,这里采用的是异步复位,所以直接把reset信号连在clear口. NPC 由于我的CP…

CPU结构与指令执行过程简介

CPU(Central Processing Unit)是计算机中进行算术和逻辑计算处理指令的主要部件. CPU结构 CPU由通用寄存器组,运算器,控制器和数据通路等部件组成. 寄存器包括数据寄存器: AX,BX,CX,DX; 指针与变址寄存器:SP, BP, SI,DI 栈寄存器: CS,DS,SS,ES 详情参见寄存器与寻址方式的介绍运算器主要是指算术逻辑单元(arithmetic and logic unit, ALU). 上图所示的CPU采用单总线结构, ALU通过两个暂存器T,S与…

CPU流水线与指令乱序执行

青蛙见了蜈蚣,好奇地问:"蜈蚣大哥,我很好奇,你那么多条腿,走路的时候先迈哪一条啊?" 蜈蚣听后说:"青蛙老弟,我一直就这么走路,从没想过先迈哪一条腿,等我想一想再回答你." 蜈蚣站立了几分钟,它一边思考一边向前,蹒跚了几步,终于趴下去了. 它对青蛙说:"请你再也别问其它蜈蚣这个问题了!我一直都在这样走路,这根本不成问题!可现在你问我先移动哪一条腿,我也不知道了.搞得我现在连路都不会走了,我该怎么办呢?" 这个小故事属实反映了我最近的心态: 越学…

使用CPU的AVX指令

arch:AVX 很抱歉GCC还不行……有……倒是但是不是这么写的我忘记了……官网上有 http://www.oschina.net/news/66980/kreogist-0-9…

java并发编程知识点备忘

最近有在回顾这方面的知识,稍微进行一些整理和归纳防止看了就忘记. 会随着进度不断更新内容,比较零散但尽量做的覆盖广一点. 如有错误烦请指正~ java线程状态图线程活跃性问题死锁饥饿活锁饥饿原因: 高优先级造成低优先级无法运行(概率吧) 无法进入同步块(比如进入的线程陷入死循环) 无法被唤醒(没有notify) 线程安全性问题的条件: 多线程环境下多线程共享同个资源存在非原子性操作破坏掉其中一条即可 synchronized 内置锁涉及字节码:monitorenter moni…

并发编程之 Java 内存模型 + volatile 关键字 + Happen-Before 规则

前言楼主这个标题其实有一种作死的味道,为什么呢,这三个东西其实可以分开为三篇文章来写,但是,楼主认为这三个东西又都是高度相关的,应当在一个知识点中.在一次学习中去理解这些东西.才能更好的理解 Java 内存模型和 volatile 关键字还有 HB 原则. 楼主今天就尝试着在一篇文章中讲述这三个问题,最后总结. 讲并发知识前必须复习的硬件知识. Java 内存模型到底是什么玩意? Java 内存模型定义了哪些东西? Java内存模型引出的 Happen-Before 原则是什么? Happen…

golang锁记

golang中有两个锁实现 atomic的CAS实现锁首先是inter cpu,熟悉汇编的人都知道,inter指令集有个lock,如果某个指令集前面加个lock,那么在多核状态下,某个核执行到这个前面加lock的指令的时候,inter会让总线锁住,当这个核把这个指令执行完了,再开启总线!这是一种最最底层的锁!! HLT 指令(停止处理器)停止处理器直至接收到一个启用中断(比如 NMI 或 SMI,正常情况下这些都是开启的).调试异常.BINIT#信号.INIT#信号或 RESET#信号.处理…

volatile底层实现原理

前言当共享变量被声明为volatile后,对这个变量的读/写操作都会很特别,下面我们就揭开volatile的神秘面纱. 1.volatile的内存语义 1.1 volatile的特性一个volatile变量自身具有以下三个特性: 可见性:即当一个线程修改了声明为volatile变量的值,新值对于其他要读该变量的线程来说是立即可见的.而普通变量是不能做到这一点的,普通变量的值在线程间传递需要通过主内存来完成. 有序性:volatile变量的所谓有序性也就是被声明为volatile的变量的临界区…

volatile与lock前缀指令

前言我们知道volatile关键字的作用是保证变量在多线程之间的可见性,它是java.util.concurrent包的核心,没有volatile就没有这么多的并发类给我们使用. 本文详细解读一下volatile关键字如何保证变量在多线程之间的可见性,在此之前,有必要讲解一下CPU缓存的相关知识,掌握这部分知识一定会让我们更好地理解volatile的原理,从而更好.更正确地地使用volatile关键字. CPU缓存 CPU缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为C…

汇编实验一查看CPU和内存，用机器指令和汇编语言指令编程

在装完DosBox环境之后,就可以用debug模式进行汇编指令的编程了. 实验内容: 首先用a指令进行数据的储存,然后用t命令进行调试. 可以发现ax,bx在不同的命令下发生了改变,cs的地址和指令是相同的,ip的值也是根据输入指令的长度而不断的增加. (2)将下面3条指令写入从2000:0开始的内存单元中,利用这3条指令计算2的8次方. mov ax,1 add ax,ax jmp 2000:0003 先观察一下实验要求,执行完第一步后ax= 1,第二步后ax…

(转载)CPU、内存、硬盘、指令以及他们之间的关系

CPU.内存.硬盘.指令以及他们之间的关系最近读完<程序是怎样跑起来的>以及<深入理解计算机系统>的3.6.9章节后对计算机的组成有了更深入细致的了解,现总结一下对CPU.内存.硬盘.指令的理解及他们之间的关系. 1.CPU CPU是英文Central Processing Unit(中央处理器)的缩写,相当于计算机的大脑,它是解释和运行程序的.CPU的内部由寄存器.控制器.运算器和时钟四个部分构成,各部分之间由电流信号相互连通. ● 寄存器可用来暂存指令.数据等处理对象. ●…

[No0000167]CPU内部组成结构及指令执行过程

计算机的基本硬件系统由运算器.控制器.存储器和输入.输出设备五大部件组成.运算器和控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU). CPU的功能 (1)程序控制 CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要职能. (2)操作控制一条指令功能的实现需要若干个操作信号来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作. (3)时间控制 CPU对各种操作进行时间上的控制,…

CPU、内存、硬盘、指令之间的关系

我们都知道所有的程序最终都是一系列计算机能够识别的指令和数据,通过执行这些指令来控制整个计算机. 而CPU就是负责读取和解释执行这些指令的,CPU主要包括运算器.控制器和寄存器,控制器负责把指令.数据读入寄存器,而运算器则负责运算寄存器中的数据. 那么CPU读取的指令是在哪里存储着的呢?就是在内存中,内存主要就是负责存储运行中程序的数据和指令. 但由于内存容量有限,成本高,最重要的是断电之后里面的一切数据都会丢失,所有并不能作为我们永久存储程序的地方,而硬盘的价格便宜.容量大.断电后仍能保存数据…

Linux 从头学 01：CPU 是如何执行一条指令的？

作者:道哥,10+年的嵌入式开发老兵. 公众号:[IOT物联网小镇],专注于:C/C++.Linux操作系统.应用程序设计.物联网.单片机和嵌入式开发等领域. 公众号回复[书籍],获取 Linux.嵌入式领域经典书籍. 转载:欢迎转载文章,转载需注明出处. 目录 [Linux 从头学]是什么古老的 Intel8086 处理器主存储器是什么? 寄存器是什么? 三个总线 CPU 如何对内存进行寻址? 我们是如何控制 CPU 的? CPU 执行指令流程 [Linux 从头学]是什么这两年多以…

Java并发（3）- 聊聊Volatile

引言谈到volatile关键字,大多数开发者都有一定了解,可以说是开发者非常熟悉,深入之后又非常陌生的一个关键字.相当于轻量的synchronized,也叫轻量级锁,与synchronized相比性能上开销较少,同时又具备了可见性.有序性以及部分原子性,是Java并发需中非常重要的一个关键字.这篇文章我们将从volatile底层原理上来深入剖析他是怎么保证可见性.有序性以及部分原子性的,同时也会总结一些volatile关键字的典型应用场景. volatile的"部分"原子性所谓原子…

转：synchronized和LOCK的实现原理---深入JVM锁机制

JVM底层又是如何实现synchronized的? 目前在Java中存在两种锁机制:synchronized和Lock,Lock接口及其实现类是JDK5增加的内容,其作者是大名鼎鼎的并发专家Doug Lea.本文并不比较synchronized与Lock孰优孰劣,只是介绍二者的实现原理. 数据同步需要依赖锁,那锁的同步又依赖谁?synchronized给出的答案是在软件层面依赖JVM,而Lock给出的方案是在硬件层面依赖特殊的CPU指令,大家可能会进一步追问:JVM底层又是如何实现synchro…

JAVA中synchronized和lock详解

目前在Java中存在两种锁机制:synchronized和Lock,Lock接口及其实现类是JDK5增加的内容,其作者是大名鼎鼎的并发专家Doug Lea.本文并不比较synchronized与Lock孰优孰劣,只是介绍二者的实现原理. 数据同步需要依赖锁,那锁的同步又依赖谁?synchronized给出的答案是在软件层面依赖JVM,而Lock给出的方案是在硬件层面依赖特殊的CPU指令,大家可能会进一步追问:JVM底层又是如何实现synchronized的? 本文所指说的JVM是指Ho…

16汇编第十讲完结Call变为函数以及指令的最后讲解

16汇编完结Call变为函数以及指令的最后讲解学了10天的16位汇编,这一讲就结束了,这里总结一下昨天的LOOP指令的缺陷,因为lOOP指令的缺陷,所以我们都改为下面的汇编代码使用了,自己去写,其中条件是你自己写的请看汇编代码: do while 的汇编代码 WHILE: mov ax,ax cmp ax, jl WHILE while 的汇编代码 WHILE: cmp ax, jge WHILE_END mov ax,ax jmp WHILE WHILE_END: 一丶Call指令(子程序…

转：【Java并发编程】之二十：并发新特性—Lock锁和条件变量（含代码）

简单使用Lock锁 Java5中引入了新的锁机制--Java.util.concurrent.locks中的显式的互斥锁:Lock接口,它提供了比synchronized更加广泛的锁定操作.Lock接口有3个实现它的类:ReentrantLock.ReetrantReadWriteLock.ReadLock和ReetrantReadWriteLock.WriteLock,即重入锁.读锁和写锁.lock必须被显式地创建.锁定和释放,为了可以使用更多的功能,一般用ReentrantLock为其实例化…

Java内存模型与指令重排

Java内存模型与指令重排本文暂不讲JMM(Java Memory Model)中的主存, 工作内存以及数据如何在其中流转等等, 这些本身还牵扯到硬件内存架构, 直接上手容易绕晕, 先从以下几个点探索JMM 原子性有序性可见性指令重排 CPU指令重排编译器优化重排 Happen-Before规则原子性原子性是指一个操作是不可中断的. 即使是在多个线程一起执行的时候,一个操作一旦开始,就不会被其它线程干扰. 例如CPU中的一些指令, 属于原子性的, 又或者变量直接赋值操作, 也是原子…

Java synchronized和 Lock 的区别与用法

在分布式开发中,锁是线程控制的重要途径.Java为此也提供了2种锁机制,synchronized和lock.做为Java爱好者,自然少不了对比一下这2种机制,也能从中学到些分布式开发需要注意的地方. 我们先从最简单的入手,逐步分析这2种的区别. 一.synchronized和lock的用法区别 synchronized:在需要同步的对象中加入此控制,synchronized可以加在方法上,也可以加在特定代码块中,括号中表示需要锁的对象. lock:需要显示指定起始位置和终止位置.一般使用Reen…