轉：臨界區的產生

臨界區問題是嵌入式軟體編程一個不得不面對的關鍵性問題。特別對於底層驅動，代碼在記憶體中只有一份，上層的多任務或者多進程，都會對同一個驅動去訪問，這樣不可避免的遇到了任務之間打架的問題，處理好這個問題是區分一個菜鳥和老鳥的根本性關鍵之一。

接下來談談臨界區產生的原因：

假設有以下代碼:

[cpp]

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1. int x;  
2.    
3. void process_data()  
4. {  
5.        x++;  
6.    
7. }  

int x; void process_data(){       x++; }

假如在一個可以搶佔的作業系統上有兩個任務task1, task2, 全域變數x 的初始值為0, 現在兩個任務task1, task2 同時去訪問process_data 這個函數，兩個任務各執行一次process_data 這個函數，等到兩個人執行完畢後，試問x的值是多少？大部分人可能會回答為2。沒有作業系統的時候，的卻不錯，調用函數2次，就是2.問題是有了作業系統就沒這麼簡單了，一個任務執行期間，隨時可能會被另外一個任務給打斷，這樣就會造成臨界區的問題。

 

首先明確一個基本概念，在作業系統中每一個任務都有自己的一套寄存器，各個任務間的寄存器值很可能是不一樣的。

 

下面來具體分析這個問題產生的根本原因：

x++ 不是一個原子型的操作，它的彙編函數有3句，分別是:

1 ldr r1, [mem]

2 add r1, r1, #1

3 strr1 [mem]

假如任務task1 剛執行完2即 add r1, r1,#1,因為是可以搶佔的作業系統，所以被任務task 2 給搶佔了，然後task 2 執行完1,2,3 這三個步驟後還給任務task 1.

如前所述，圖中的task1 和task2 的寄存器值是不同的，因為任務各自有自己的一套寄存器。讀者可以推導一下，x 的最終值是1而不是2！

 

所以在多任務的情況下，共同去訪問一個全域變數，會產生臨界區的問題，如之前所述最終值可能是不確定的，可能是1也可能是2，所以需要採用作業系統的一定機制去保護它。