atomic_add实现分析(mips架构)

/*
 * atomic_add - add integer to atomic variable
 * @i: integer value to add
 * @v: pointer of type atomic_t
 *
 * Atomically adds @i to @v.
 */
static __inline__ void atomic_add(int i, atomic_t * v)
{
    if (cpu_has_llsc && R10000_LLSC_WAR) {
        int temp;

        __asm__ __volatile__(
        "    .set    mips3                    \n"
        "1:    ll    %0, %1        # atomic_add        \n"
        "    addu    %0, %2                    \n"
        "    sc    %0, %1                    \n"
        "    beqzl    %0, 1b                    \n"
        "    .set    mips0                    \n"
        : "=&r" (temp), "=m" (v->counter)
        : "Ir" (i), "m" (v->counter));
    } else if (cpu_has_llsc) {
        int temp;

        __asm__ __volatile__(
        "    .set    mips3                    \n"
        "1:    ll    %0, %1        # atomic_add        \n"
        "    addu    %0, %2                    \n"
        "    sc    %0, %1                    \n"
        "    beqz    %0, 2f                    \n"
        "    .subsection 2                    \n"
        "2:    b    1b                    \n"
        "    .previous                    \n"
        "    .set    mips0                    \n"
        : "=&r" (temp), "=m" (v->counter)
        : "Ir" (i), "m" (v->counter));
    } else {
        unsigned long flags;

        raw_local_irq_save(flags);
        v->counter += i;
        raw_local_irq_restore(flags);
    }
}

在我的系统上，使用的是中间那段代码，看懂这段代码需要了解如下3个方面的知识：

1. mips架构下C语言内嵌汇编语言的格式；
2. mips下ll和sc指令的用法；
3. .subsection和.previous指令的用法。

下面分别介绍相关的知识：

• mips架构下C语言内嵌汇编语言的格式

asm (     

        "assembly code" 

        : output_operand               /* 输出参数列表 */ 

        : input_operand                   /* 输入参数列表 */ 

        : clobbered_operand               /* 被改变的操作对象列表 */ 

    );

    gcc内嵌汇编扩展格式如上所示，依次分别为汇编代码，输出参数列表，输入参数列表，被改变的操作列表。所有项目都是可选的(汇编代码为空的例子：barrier指令)，atomic_add函数没有最后一项，最后一项的意思是告诉gcc，在汇编代码中除了可能会修改输入和输出参数，还会修改其他参数，以免gcc误判。

    汇编代码中的%0,%1,%2表示从输出参数开始，按顺序给所有参数的标号，这里temp就是%0, v->counter为%1, i为%2。另外还有很多符号，r表示寄存器(temp经过r修饰，存入寄存器中)，m表示内存，=,&等在都有描述。

• mips下ll和sc指令的用法

    这2条指令的用法在see mips run中的8.5.2节有详细描述，需要注意的是，如果能保证原子操作，那么sc指令成功，%0被置为1，如果不能，则sc指令执行失败，%0被转为0，所以代码中通过判断%0是否为0来决定是否需要跳转到2f处进而跳转到1b处重复atomic_add操作。

• .subsection和.previous指令的用法

    个人理解，.subsection和.previous是成对出现的，两者中间的代码会被存放到另外的代码段中，也就是说，当beqz %0, 2f不跳转到2时，它的后一条指令不是2: b 1b，而是直接返回。