arm - ARM Cortex M7 什么时候真正需要 CLREX？

Question

我在网上找到了几个地方，其中指出每当进入中断例程时“必须”调用 CLREX，我不明白。 CLREX 状态的文档(添加编号以便于引用):

(1) Clears the local record of the executing processor that an address has had a request for an exclusive access.

(2) Use the CLREX instruction to return a closely-coupled exclusive access monitor to its open-access state. This removes the requirement for a dummy store to memory.

(3) It is implementation-defined whether CLREX also clears the global record of the executing processor that an address has had a request for an exclusive access.

我在这里几乎什么都不懂。
我的印象是，按照 example in the docs 的方式写一些东西就足以保证原子性:

    MOV r1, #0x1                ; load the ‘lock taken’ value
try:                                                       <---\
    LDREX r0, [LockAddr]        ; load the lock value          |
    CMP r0, #0                  ; is the lock free?            |
    STREXEQ r0, r1, [LockAddr]  ; try and claim the lock       |
    CMPEQ r0, #0                ; did this succeed?            |
    BNE try                     ; no - try again   ------------/
    ....                        ; yes - we have the lock

为什么需要清除“本地记录”？我认为 LDREX/STREX 足以保证从多个中断中原子访问一个地址？ IE。 GCC for ARM 使用 LDREX/STREX 编译所有 C11 原子函数，我没有看到 CLREX 在任何地方被调用。

第二段指的是什么“对虚拟商店的要求”？

全局记录和本地记录有什么区别？多核场景是否需要全局记录？

Answer 1

分别回答(和解释)你的三个问题:

1. 为什么要清除访问记录？

当强制执行严格的代码嵌套时，例如处理中断时，通常不需要 CLREX。但是，在某些情况下它很重要。想象一下，您正在为抢占式操作系统内核编写上下文切换，它可以异步挂起正在运行的任务并恢复另一个。现在考虑以下病态情况，涉及使用 LDREX 和 STREX 操作相同共享资源的两个相同优先级的任务(A 和 B):

Task A      Task B
  ...
 LDREX
-------------------- context switch
             LDREX
             STREX   (succeeds)
              ...
             LDREX
-------------------- context switch
 STREX               (succeeds, and should not)
  ...

因此上下文切换必须发出 CLREX 以避免这种情况。

2. 避免了什么“对虚拟商店的要求”？

如果没有 CLREX 指令，则有必要使用 STREX 来放弃独占访问标志，这涉及内存事务，因此如果您只想清除标志，它会比所需的速度慢。

3. 是多核场景的“全局记录”吗？

是的，如果您使用的是单核机器，则只有一个记录，因为只有一个 CPU。