Атомарная (греч. άτομος — неделимое) операция — операция, которая либо выполняется целиком, либо не выполняется вовсе; операция, которая не может быть частично выполнена и частично не выполнена.
В данной статье описываются простейшие атомарные операции (чтение, запись и т. п.), хотя термин может относиться к более высокоуровневым операциям, таким как, например, серия запросов к СУБД в рамках одной транзакции.
Атомарные операции используются в многопроцессорных компьютерах и в многозадачных операционных системах для обеспечения доступа нескольких процессов и/или нескольких потоков одного процесса к разделяемым между ними ресурсам. Атомарная операция выполняется только одним потоком.
Атомарность операций может обеспечиваться аппаратно (аппаратурой) и программно (программным кодом). В первом случае используются особые машинные инструкции, атомарность выполнения которых гарантируется аппаратурой. Во втором случае используются специальные программные средства синхронизации, с помощью которых осуществляется блокировка разделяемого ресурса; после блокировки выполняется операция, которую требуется выполнить атомарно. Блокировка представляет собой атомарную операцию, которая либо предоставляет ресурс в пользование потоку, либо сообщает потоку о том, что ресурс уже используется другим потоком или процессом (занят).
Кроме того, многие машинные инструкции вида «чтение-модификация-запись» выполняются атомарно при наличии префикса LOCK[4] (опкод 0xF0), например, следующие:
Префикс LOCK вызывает блокировку доступа к памяти на время выполнения инструкции. Блокировка может распространяться на область памяти шире, чем длина операнда, например, на длину линии кэша.