在多執行緒程式中，為了實現對共享變數的互斥訪問，一般都會用spinlock實現，而spinlock需要一個TestAndSet的原子操作。而這種原子操作是需要專門的硬體支援才能完成的，在MIPS中，是通過特殊的Load，Store操作LL（Load Linked，連結載入）以及SC（Store Conditional，條件儲存）完成的。

LL 指令的功能是從記憶體中讀取一個字，以實現接下來的 RMW（Read-Modify-Write） 操作；SC 指令的功能是向記憶體中寫入一個字，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記憶體讀取/寫入的函式，當使用 LL 指令從記憶體中讀取一個字之後，比如 LL d, off(b)，處理器會記住 LL 指令的這次操作（會在 CPU 的暫存器中設定一個不可見的 bit 位），同時 LL 指令讀取的地址 off(b) 也會儲存在處理器的暫存器中。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 的值將會被更新至記憶體中，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 的值不會被更新至記憶體中，且 t 的值也會變為0，表示操作失敗。

SC 指令執行失敗的原因有兩種：

• 在 LL/SC 操作序列的過程中，發生了一個異常（或中斷），這些異常（或中斷）可能會打亂 RMW 操作的原子性。
• 在多核處理器中，一個核在進行 RMW 操作時，別的核試圖對同樣的地址也進行操作，這會導致 SC 指令執行的失敗。

在IBM的那篇文章中，並沒有說明SC是如何實現RMW是否有衝突的操作的。在一般實現中，處理器有兩個專門的域給LL和SC指令，即上文中的“不可見的bit位”以及儲存ll操作地址的“暫存器”。再LL之後，處理器會監測各種事件，當發生異常或者有別的處理器對該地址發了invalid請求時，會將不可見的bit位重置，從而導致後面的SC失敗。

由於這樣的bit位只有一位，存ll的暫存器也只有一個，因此，LL/SC無法實現巢狀，也即無法實現巢狀鎖，這是程式設計師使用LL/SC所需要注意的。

原文見：http://www.sigma.me/tag/ll