知识点汇总
信号量
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信号量是1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出的,其基本思路是使用一种新的变量类型,即信号量来记录当前可用资源的数量。
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在信号量的具体实现上,有两种不同的方式。
- (1)方式一:要求信号量的取值必须大于或等于0。如果信号量的值等于0,表示当前已没有可用的空闲资源;如果信号量的值大于0,则该值就代表了当前可用的空闲资源数量;
- (2)方式二:信号量的取值可正可负。如果是正数或0,其含义与方式一是相同的;如果是负数,则它的绝对值就代表正在等待进入临界区的任务个数。
信号量是由操作系统来维护的,任务不能直接去修改它的值,只能通过初始化和两个标准原语(即P、V原语)来对它进行访问。在初始化时,可以指定一个非负整数,即空闲资源的总数。所谓的原语,通常由若干条语句组成,用来实现某个特定的操作,并通过一段不可分割或不可中断的程序来实现其功能。原语是操作系统内核的一个组成部分,必须在内核态下执行。原语的不可中断性是通过在其执行过程中关闭中断来实现的。
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P、V原语作为操作系统内核代码的一部分,是一种不可分割的原子操作。它们在运行时,不会被时钟中断所打断。另外,在P、V原语中包含有任务的阻塞和唤醒机制,因此,当任务在等待进入临界区的时候,会被阻塞起来,而不会去浪费CPU时间。
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P原语中的字母P,是荷兰语单词测试的首字母。它的主要功能是申请一个空闲的资源,把信号量的值减1。如果成功的话,就退出原语;如果失败的话,这个任务就会被阻塞起来。V原语当中的字母V,是荷兰语单词增加的首字母。它的主要功能是释放一个被占用的资源,把信号量的值加1,如果发现有被阻塞的任务,就从中选择一个把它唤醒。
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采用信号量来实现任务之间的互斥,优点有两个:一是可以设置信号量的计数值,从而允许多个任务同时进入临界区;二是当一个任务暂时无法进入临界区时,它会被阻塞起来,从而让出CPU给其他的任务。
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大多数嵌入式操作系统都提供了信号量的机制,用户可以通过函数调用的方式去使用。
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