Loop Race Conditions

Generated from the OSTEP homework with the command:

x86.py -p looping-race-nolock.s -t 2 -R ax -M 2000 -i 4 -r -a bx=4 -c -s 100

Consider the following assembly code:

# assumes %bx has loop count in it

.main
.top 
# critical section
mov 2000, %ax  # get the value at the address
add $1, %ax    # increment it
mov %ax, 2000  # store it back

# see if we're still looping
sub  $1, %bx
test $0, %bx
jgt .top 

halt

Assume threads execute the code and context switches (interrupts) occur after the instructions execute as shown.  What will be the contents of memory address 2000 and the %ax register?  %bx starts with the value of 4.

Instr 2000      ax          Thread 0                Thread 1         

1     ?       ?   1000 mov 2000, %ax
2     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
3     ?       ?                            1000 mov 2000, %ax
4     ?       ?                            1001 add $1, %ax
5     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
6     ?       ?   1001 add $1, %ax
7     ?       ?   1002 mov %ax, 2000
8     ?       ?   1003 sub  $1, %bx
9     ?       ?   1004 test $0, %bx
10     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
11     ?       ?                            1002 mov %ax, 2000
12     ?       ?                            1003 sub  $1, %bx
13     ?       ?                            1004 test $0, %bx
14     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
15     ?       ?   1005 jgt .top
16     ?       ?   1000 mov 2000, %ax
17     ?       ?   1001 add $1, %ax
18     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
19     ?       ?                            1005 jgt .top
20     ?       ?                            1000 mov 2000, %ax
21     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
22     ?       ?   1002 mov %ax, 2000
23     ?       ?   1003 sub  $1, %bx
24     ?       ?   1004 test $0, %bx
25     ?       ?   1005 jgt .top
26     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
27     ?       ?                            1001 add $1, %ax
28     ?       ?                            1002 mov %ax, 2000
29     ?       ?                            1003 sub  $1, %bx
30     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
31     ?       ?   1000 mov 2000, %ax
32     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
33     ?       ?                            1004 test $0, %bx
34     ?       ?                            1005 jgt .top
35     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
36     ?       ?   1001 add $1, %ax
37     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
38     ?       ?                            1000 mov 2000, %ax
39     ?       ?                            1001 add $1, %ax
40     ?       ?                            1002 mov %ax, 2000
41     ?       ?                            1003 sub  $1, %bx
42     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
43     ?       ?   1002 mov %ax, 2000
44     ?       ?   1003 sub  $1, %bx
45     ?       ?   1004 test $0, %bx
46     ?       ?   1005 jgt .top
47     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
48     ?       ?                            1004 test $0, %bx
49     ?       ?                            1005 jgt .top
50     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
51     ?       ?   1000 mov 2000, %ax
52     ?       ?   1001 add $1, %ax
53     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
54     ?       ?                            1000 mov 2000, %ax
55     ?       ?                            1001 add $1, %ax
56     ?       ?                            1002 mov %ax, 2000
57     ?       ?                            1003 sub  $1, %bx
58     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
59     ?       ?   1002 mov %ax, 2000
60     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
61     ?       ?                            1004 test $0, %bx
62     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
63     ?       ?   1003 sub  $1, %bx
64     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
65     ?       ?                            1005 jgt .top
66     ?       ?                            1006 halt
67     ?       ?   ----- Halt;Switch -----  ----- Halt;Switch ----- 
68     ?       ?   ------ Interrupt ------  ------ Interrupt ------ 
69     ?       ?   1004 test $0, %bx
70     ?       ?   1005 jgt .top
71     ?       ?   1006 halt