5. 多处理器编程：从入门到放弃 (jyywiki.cn)

并发

操作系统作为“状态机的管理者”，引入了共享的状态。（如文件等等）操作系统是最早的并发程序。
def Tprint(name):
sys_write(f'{name}')

def main(): for name in 'AB': sys_spawn(Tprint, name)

并发程序执行结果可能不确定。比如这个程序最终打印可能是AB也可能是BA。

思考：每一个进程，有自己的内存空间，也就是有一个栈、堆，如下。

stack


---------
heap
---------
code

但是进程内的每一个线程，也有自己的栈。这时候栈在哪呢？
# 入门到放弃1：原子性
山寨支付宝示例：
```c
#include "thread.h"

unsigned long balance = 100;

void Alipay_withdraw(int amt) {
  if (balance >= amt) {
    usleep(1);  // Unexpected delays 程序中途被不知道什么打断
    balance -= amt;
  }
}

void Talipay(int id) {
  Alipay_withdraw(100);
}

int main() {
  create(Talipay);
  create(Talipay);
  join(); // 等前面创建的线程都完成
  printf("balance = %lu\n", balance);
}

两个线程都检查余额足够，结果都扣了钱。导致余额变负数（无符号数变特别大）

#include "thread.h"

#define N 100000000

long sum = 0;

void Tsum() {
  for (int i = 0; i < N; i++) {
    sum++;
  }
}

int main() {
  create(Tsum);
  create(Tsum);
  join();
  printf("sum = %ld\n", sum);
}

甚至这个求和程序，都不能正确得到2N。把sum++改成一个incq汇编指令，还是不对。

“处理器一次执行一条指令”的基本假设在今天的计算机系统上不再成立。（多处理器）

入门到放弃2：执行顺序

还是上面求和的例子，如果使用O1优化，发现输出结果是100000000，如果是O2优化，发现输出结果是20000000。

O1: R[eax] = sum; R[eax] += N; sum = R[eax]
O2: sum += N 编译器优化必须假设代码是单线程顺序执行，否则没法优化了。

保证执行顺序：

方法1：插入不可优化代码 asm volatile("" ::: "memory")，告诉编译器可能会有修改。
方法2：使用volatile变量，表示这个变量随时都有可能被修改。
入门到放弃3：多处理器之间的可见性

错误的假设：一个CPU执行一条指令到达下一个状态。处理器一个时钟周期可以同时执行多条指令（IPC：一个时钟周期执行多少条指令）。电路将连续的指令编译成更小的μops。

此处解释上边的问题。incq指令翻译成三步：load内存、计算、store内存。所以这个指令也是不原子的。

ARM/x86等等架构，处理器内存模型也都不一样。说了这么多放弃的内容，其实就是想说：写多线程代码时，不要试图去完全搞清楚处理器的各种细节，老老实实用锁。

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[操作系统]5. 多处理器编程 #5

并发

入门到放弃2：执行顺序

入门到放弃3：多处理器之间的可见性