RTOS编程中的原子操作

RTOS编程中的原子操作

一、什么是原子操作

        原子操作（Atomic operation）是指一种不可分割的操作，在整个操作过程中都不会被打断。

二、为什么需要原子操作

        在一些可能 会被系统调度、中断等事件打断的场景的编程中，我们需要原子操作的支持来保障操作的原子性。

        同时原子操作还可以在多线程编程中，保障多线程间的并发执行不出现数据竞争问题；在一些程序的同步、并发控制中，提供有效支撑。

        在RTOS编程中，为了实现对临界区资源进行保护，常规的会通过 开关全局中断，调度器上锁等方式来进行处理。如果采用原子操作来替代这些处理，就能够大幅度提高临界区代码的执行效率、提升系统的运行效率，降低编程的复杂度。

三、RTOS是如何支持原子操作的

        一般来说RTOS为了实现原子操作支持，都会借助芯片平台的硬件指令来进行，并为用户侧提供原子操作函数来供用户使用。

        因为RTOS的原子操作支持依赖具体平台的原子操作指令与相关指令来实现，所以哪些平台有该支持呢？常规来说，采用ARM指令集的绝大多数内核、采用 RV32 指令集的大部分内核、采用 RV64 指令集的大部分内核都提供原子操作支持。

• 硬实现：

        所谓硬实现就是使用与具体平台（aarch64、arm、riscv）紧密相关的具体原语指令进行操作，如：aarch64中的LSE扩展和ldxr、stxr；arm中的同步原语（ldrex、ldrexb、ldrexh、ldrexd、strex、strexb、strexh、strexd）；riscv中的amo指令（amoswap、amoadd、amoand、amoor、amoxor、amomx、amomaxu、amomin、amominu）。

• 软实现：

        所谓软实现就是通过软件关中断的方式对操作段进行保护，操作结束后再开启中断。