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臨界段與臨界資源

操作系統中有有兩個名詞，臨界段和臨界資源。

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臨界段

代碼的臨界段也稱為臨界區，指處理時不可分割的代碼。一旦這部分代碼開始執行，則不允許任何中斷打入。為確保臨界段代碼的執行，在進入臨界段之前要關中斷，而臨界段代碼執行完以后要立即開中斷。

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臨界資源

臨界資源在一段時間內只允許一個進程訪問的資源。又稱獨占資源。資源可以是輸入輸出設備，例如打印機、鍵盤、顯示器，資源也可以是一個變量，一個結構或一個數組等。

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三種臨界區管理機制

2.1

示例代碼

在μC/OS-II中有三種臨界區管理方式，是在oc_cpu.h文件中通過宏OS_CRITICAL_METHOD來控制，如下圖為8086臨界區實現方式

2.2

PSW（程序狀態字）

不管是何種芯片，進入臨界區的思想是不變的，就是失能控制PSW（Program Status Word）中的IF（中斷標志位）標志位。8086的標志寄存器如下圖所示。不同芯片的PSW略微不同。

2.3

方法1

方法1是直接將OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）定義為處理器的關閉（CLI）和打開（STI）中斷指令。STI（Set Interrupt） 為開中斷，CLI（Clear Interrupt） 為關中斷，這里設置的是PSW（Program Status Word）中的中斷標志位。

但這種方法有一個隱患，如果在關閉中斷后調用μC/OS函數，當函數返回后，中斷將被打開！嚴格意義上的關閉中斷應該是執行OS_ENTER_CRITICAL（）后中斷始終是關閉的， 方法1顯然不滿足要求。但方法1的優點是簡單，執行速度快（只有一條指令）。

2.4

方法二

OS_ENTER_CRITICAL（）會在關中斷前保存之前的標志寄存器內容到堆棧中，隨之將中斷關閉，OS_EXIT_CRITICAL（）從堆棧中恢復之前保存的狀態。

PUSHF是將標志寄存器入棧，POPF是將棧頂的內容彈出到標志寄存器中。

但是一些編譯器不能很好地優化內聯代碼，因此，此方法可能無法正常工作。因為編譯器可能不夠智能，無法知道堆棧指針已經被更改（通過PUSHF指令），此時再想去訪問堆棧中的數據極大可能出現錯誤的值，從而導致應用程序的崩潰。

2.5

方法三

一些編譯器提供了擴展的接口允許用戶獲取PSW中的值，并將此狀態值保存在聲明的變量中，隨之將中斷關閉，在退出臨界區時，在將上面保存的值恢復到PSW中。

OSCPUSaveSR以及OSCPURestoreSR是在os_cpu_a.s文件中定義的，使用匯編指令實現的。

這種方法的優點就是安全可靠，缺點就是執行速度較上面兩種慢，因為進入和退出臨界區的匯編代碼可能不止一條，而且還需要訪問內存變量cpu_sr。

原文標題：μC/OS三種臨界區管理機制

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