ARM ASM code

ARM的spinlock

OS homework 4

/*
 * ARMv6 ticket-based spin-locking.
 *
 * A memory barrier is required after we get a lock, and before we
 * release it, because V6 CPUs are assumed to have weakly ordered
 * memory.
 */
static inline void arch_spin_lock(arch_spinlock_t *lock)
{
	unsigned long tmp;
	u32 newval;
	arch_spinlock_t lockval;

   /* 预抓取 */
	prefetchw(&lock->slock);	
   
   /* 取号 */
	__asm__ __volatile__(
"1:	ldrex	%0, [%3]\n"
"	add	%1, %0, %4\n"
"	strex	%2, %1, [%3]\n"
"	teq	%2, #0\n"
"	bne	1b"
	: "=&r" (lockval), "=&r" (newval), "=&r" (tmp)
	: "r" (&lock->slock), "I" (1 << TICKET_SHIFT)
	: "cc");

   /* 等号 */
	while (lockval.tickets.next != lockval.tickets.owner) {
		wfe();
		lockval.tickets.owner = READ_ONCE(lock->tickets.owner);
	}

	smp_mb();
}

static inline void arch_spin_unlock(arch_spinlock_t *lock)
{
	smp_mb();
	lock->tickets.owner++;
	dsb_sev();
}

prefetch: 该指令用于把将要使用到的数据从主存提前装入缓存中，以减少访问主存的指令执行时的延迟。arm64的prefetch用于手工执行预抓取，其是通过gcc内置的函数，通过汇编实现的，主要用于提升性能。prefetch定义在incude/linux/prefetch.h中。prefetch 用于读预取，prefetchw 用于写预取。

参考：arm64的prefetch/prefetchw/spin_lock_prefetch
volatile：__asm__ 用来声明一个内联汇编表达式， __volatile__ 则是向GCC 声明不允许对该内联汇编优化。内嵌汇编语法如下：__asm__(汇编语句模板: 输出部分: 输入部分: 破坏描述部分)（破坏描述符用于通知编译器我们使用了哪些寄存器或内存）。

参考：asm volatile内嵌汇编用法简述，也可见 [Arm instruction set reference guide](https://static.docs.arm.com/100076/0100/arm_instruction_set_ reference_guide_100076_0100_00_en.pdf)
smp_mb()：即barrier()，在拿到锁之后和放掉锁之前添加barrier，是为了避免在拿到锁之前修改critical section里面的数据。也就是执行顺序必须是先拿锁，再执行critical section，最后放锁。