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裸機與RTOS的理解

首先這里只針對單核CPU架構的芯片展開討論，大部分是MCU吧，而多核CPU的討論相對比較復雜，暫不涉及~玩RTOS的朋友都知道，裸機與OS的最大區別就是實現多任務的并發，其實你說裸機就不能實現任務的并發嗎 ？ 這個需要看所站的角度吧，只是說RTOS并發的粒度可以更加細，因為你把裸機的任務拆分成多塊運行，其實也是一種并發方式。從宏觀上雖然RTOS的每個任務都是在并發執行，其實微觀上還是一條一條指令在順序執行著。

而對于目前主流的RTOS，如UCOS或者FreeRTOS，所實現的都是多任務，更多的是一種多線程的并發執行而非多進程，所以對應到Linux平臺上稱他們為thread。

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并發帶來的問題

并發的好處就是能夠在更細的粒度來盡可能的提高CPU的利用率，這里不能說使用了多線程就一定能提高，這與你所設計的任務劃分和處理有著直接的關系，只能說多線程相比裸機更有這個能力。

而任何事物都有其利弊，多個任務在沒有同步處理的情況下，任務之間是無序運行的，無序也就意味著狀態的多樣性和復雜度。

當然bug菌這里所說的無序是一個相對的過程，比如對于CPU而言，它就是順序的去執行一條一條的指令，所以在這個層面它是有序的、確定的。

而我們把過程放大，比如執行一條C語言語句，一般它是由多條匯編指令組成，對于目前的搶占式內核，在一段時間內其多個任務就有可能指令交替執行，當這些指令都去操作同一塊內存，那么內存的最終結果由于順序不同而不同，最終難以確定。

狀態的不確定就有可能造成異常行為，也就是大家經常遇到的：“怎么跑著跑著就有問題，還沒啥規律~”，“這段代碼怎么看也沒問題呀~”

所以對比看來RTOS確實會帶來編程上的難度~

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臨界區

既然有難度，我們就要解決，把不確定性部分通過一些手段來變得確定，而造成這些不確定因素的動力是什么呢？是中斷~

bug菌一直覺得，其實對于裸機而言，如果把中斷服務函數看成一個更高優先級的搶占式任務，其實裸機主任務與中斷任務就形成了一種兩任務的并發，所以中斷與任務之間也是有共享問題需要類似處理的。

為了解決這些不確定因素，我們只需要在這段代碼區域限制中斷的發生即可，這一段區域就是臨界區，說得直白點 ： 關中斷與開中斷。

1ENTER_CRITICAL（）;//進入臨界區23//臨界區代碼45EXIT_CRITICAL（）;//退出臨界區

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臨界區嵌套

臨界區的使用沒啥可說的，但是在你的代碼中怎么加臨界區確實一門技巧，可是說很多3~5年的工程師也并不一定處理得好，本文暫不展開，后面bug菌整理以后再分享給大家，今天只聊聊臨界區嵌套使用的問題，畢竟很多朋友在這里掉過坑~

參考偽代碼：

1/********************************************* 2 * Function： Fuction1 3 * Description：功能函數

4 * Author： bug菌 5 ********************************************/ 6void Fuction1（void）7{ 8 ENTER_CRITICAL（）;//進入臨界區 910 //do something~1112 EXIT_CRITICAL（）;//退出臨界區

13} 14/********************************************* 15 * Function： Fuction2 16 * Description： 功能函數 17 * Author： bug菌 18 ********************************************/19void Fuction2（void） 20{ 21 ENTER_CRITICAL（）;//進入臨界區2223... 24 Fuction1（）; 2526. 27 //do something~2829 EXIT_CRITICAL（）;//退出臨界區30}

這種臨界區的使用是很多朋友常犯的錯誤，當然這里的臨界區操作僅僅只是開關中斷，許多自己公司寫的，或者裁剪的都是這種簡約開關中斷版本，所以當調用Function1函數以后，后面的代碼就不在臨界區內了，此時就有可能會存在共享問題。

當然目前的開源OS都會提供一種把相關嵌套標記保存在局部變量中的處理方式，如下代碼所示：

1//來源于ucos源碼 2#define OS_ENTER_CRITICAL（） （cpu_sr = OSCPUSaveSR（）） 3#define OS_EXIT_CRITICAL（）

（OSCPURestoreSR（cpu_sr）） 4 5/*********************************************6 * Function： Fuction1 7 * Description：功能函數 8 * Author： bug菌 9 ********************************************/10void Fuction1（void） 11{ 12 int cpu_sr; 1314 OS_ENTER_CRITICAL（）;//進入臨界區

1516 //do something~1718 OS_EXIT_CRITICAL（）;//退出臨界區

19} 2021/********************************************* 22 * Function： Fuction2 23 * Description： 功能函數 24 * Author： bug菌

25 ********************************************/26void Fuction2（void） 27{ 28 int cpu_sr; 2930 OS_ENTER_CRITICAL（）;//進入臨界區3132 Fuction1（void）; 3334 OS_EXIT_CRITICAL（）;//退出臨界區

3536}

為了更好的理解，我寫了一下下面的偽代碼，供大家參數~

1//中斷寄存器register原本是1， 向register寫0關中斷，向register寫1開中斷 2 3void Fuction2（void） 4{ 5 int cpu_sr1 = 0; 6 7 cpu_sr1 = register; 8 register = 0;

//register == 0;

cpu_sr1 == 1; 910 void Fuction1（void） 11 { 12 int cpu_sr1 = 0; 1314 cpu_sr2 = register; 15 register = 0; //register == 0;cpu_sr2 == 0;

161718 register = cpu_sr2; 19 cpu_sr2 = 0;//register == 0;

cpu_sr2 == 0;20 } 2122 register = cpu_sr1; 23 cpu_sr1 = 0;//register == 1;cpu_sr1 == 0;2425}

不同的OS可能具體實現有所差異，大體上都一樣~

原文標題：同事在RTOS“臨界區嵌套使用”栽了跟頭~

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責任編輯：haq