MIPS處理器中原子交換是如何實現的？

關於MIPS處理器並行處理中原子交換的實現，希望能具體解釋，並附上具體例子。謝謝！

LL 指令的功能是從內存中讀取一個字，以實現接下來的 RMW（Read-Modify-Write） 操作；SC 指令的功能是向內存中寫入一個字，以完成前面的 RMW 操作。LL/SC 指令的獨特之處在於，它們不是一個簡單的內存讀取/寫入的函數，當使用 LL 指令從內存中讀取一個字之後，比如 LL d, off(b)，處理器會記住 LL 指令的這次操作（會在 CPU 的寄存器中設置一個不可見的 bit 位），同時 LL 指令讀取的地址 off(b) 也會保存在處理器的寄存器中。接下來的 SC 指令，比如 SC t, off(b)，會檢查上次 LL 指令執行後的 RMW 操作是否是原子操作（即不存在其它對這個地址的操作），如果是原子操作，則 t 的值將會被更新至內存中，同時 t 的值也會變為1，表示操作成功；反之，如果 RMW 的操作不是原子操作（即存在其它對這個地址的訪問衝突），則 t 的值不會被更新至內存中，且 t 的值也會變為0，表示操作失敗。

硬體上是和cache相關的。一種可能的實現是ll/sc之間，如果相應的cache line失效，sc就失敗。

MIPS 的 Spin_Lock

對於 MIPS 的 Spin_Lock 操作，可以用如下的方式實現：

表1. Spin_Lock

1 Spin_Lock(lockkey)
2 1:
3 ll t0, lockkey
4 bnez t0, 1b
5 li t0, 1
6 sc t0, lockkey
7 beqz t0, 1b
8 sync


Line 1：

lockKey 是共享資源鎖，這是塊能被多核所共享的內存地址，該值為0表示鎖處於空閑狀態，為1表示鎖已經被某個核所獲取，其餘核若想獲取它只能等待，以下對於 lockKey 的定義相同。

Line 3：

將 lockKey 讀入t0寄存器中。

Line 4：

比較 lockKey 是否空閑，如果該鎖不可用的話則跳轉到 Line 1。

Line 5：

給 t0 寄存器賦值為1。

Line 6：

將 t0 寄存器的值保存入 lockKey 中，並返回操作結果於 t0 寄存器中。

Line 7：

判斷 t0 寄存器的值是否為0，如果為0表示 Line 5 中的操作失敗，則返回 Line 1 重新開始；如果為1表示 Line 5 中的操作成功。

Line 8：

Sync 是內存操作同步指令，用來保證 sync 之前對於內存的操作能夠在 sync 之後的指令開始之前完成。

http://courses.engr.illinois.edu/cs232/sp2009/lectures/x24.pdf