多处理器上的操作系统内核

AbstractMachine: TRM

Turing Machine: 一个处理器，一个地址空间

• “无情的执行指令的机器” (rvemu) 的抽象
• 可用的内存是静态变量和 heap
• 只能执行计算指令和 putch, halt

AbstractMachine: MPE

Multiprocessing Extension: 多个处理器，一个地址空间

• 可用的地址空间依然是静态变量和 heap (处理器间共享)
• “多个 Turing Machine，共享一个纸带”

状态机模型发生了改变

• 状态：共享内存和每个处理器的内部状态 $$(M, R_1, R_2, \ldots, R_n)$$
• 状态迁移：处理器 $t$ 分隔出一个 “单处理器计算机”
  • 执行 $(M, R_t) \to (M', R_t')$ $$(M, R_1, R_2, \ldots, R_n) \to (M', R_1, R_2, \ldots, R_t', \ldots, R_n)$$

简易多处理器内核 (L1 的模型)

与多线程程序完全一致

• 同步仅能通过原子指令如 xchg 实现

uint8_t shm[MEM_SIZE]; // Shared memory

void Tprocessor() {
  struct cpu_state s;
  while (1) {
    fetch_decode_exec(&s, shm);
  }
}

int main() {
  for (int i = 0; i < NPROC; i++) {
    create(Tprocessor);
  }
}