[問題] atomic operation 可以完全取代mutex嗎

[wtchen (沒有存在感的人)]

開發平台(Platform): (Ex: VC++, GCC, Linux, ...) 
Linux kernel 4.1 + Raspberry pi 1 + gcc 4.8

額外使用到的函數庫(Library Used): (Ex: OpenGL, ...) 
pthread

問題(Question)：
最近從板上學到atomic operation
好奇搜尋了一下atomic operation跟pthread mutex的執行速度比較
https://www.arangodb.com/2015/02/comparing-atomic-mutex-rwlocks/
我用RPi跑的結果，mutex需要的時間比g++ atomic多出3-4倍
我的疑問是，既然atomic operation這麼好用，
那以後可以不用mutex直接用atomic operation嗎？
(我目前是用gcc bulti-in sync operation)
我自己看mutex的原理好像就是嚴格跟複雜一點的atomic operation?

1.以我自己的理解，在單核系統atomic operation應該可以替代mutex?
(同一時間只有一個thread能run的情況下，應該比較容易同步吧？)
還是我考慮的太少？

2.使用pthread_cond_wait和pthread_cond_signal 的情況下
一般都是用mutex來配合，如果我改用atomic operation的test and set來作OK嗎？

3.在多核的情況下，mutex是唯一解嗎？
還是這跟同時間企圖讀寫該critical section 的thread數目有關？

這好像應該是作業系統的問題？
如果有違板規請告知

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推 LiloHuang: std::atomic<T> 只能用來保護 integer data types
→ LiloHuang: 底下會使用 lock cmpxchg 的等指令來實作
→ LiloHuang: atomic 操作可延伸實作出 lockfree container
→ LiloHuang: boost::lockfree::queue 就是一個好例子
→ LiloHuang: 如果你要保護的是一段程式碼，那就是 spin lock
→ LiloHuang: 像是 tbb::spin_rw_mutex 是 user space mutex
→ LiloHuang: 多核心的系統上，如果要保護的對象是很短的幾道指令
→ LiloHuang: 使用 spin lock 通常效率會比較好，跑一次性能測試最準
→ LiloHuang: 至於用 test-and-set 來實作，有可能會 busy waiting
→ LiloHuang: 假設你同步的程式碼內容是要做 I/O，還是請用 mutex
→ Caesar08: 能用atomic就用，但你會發現atomic能支援的很少
→ Caesar08: 這個時候就需要用mutex了