知识点汇总

信号量

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

• 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。

考题解析汇总

• 2023年上半年第26-28题