从windows多线程编程想到一个问题，请大侠帮忙分析？

2万 · 2010-12-27 00:28

LZ的好学态度与谨慎作风值得学习，赞一个先~
1、我不明白char型变量就是原子操作吗？怎么我实验的代码不是呢？。
并不是说char型变量就是原子操作，我之前所说的第一条讲到的是作为标志位来操作，这样的操作在汇编指令上是具有原子性的。至于LZ的例子里提到的++count操作并不具有原子操作，你的例子已经阐述得很清楚了，或许别的平台（比如32位）类似于++count操作是具有原子操作的，这个你自己核实，我并不能确定，因为平时很少使用汇编。
2、这样应该可以，没有不关中断的类似windows多线程编程的方法吗？
windows的多线程做法其底层也不过是一些汇编代码嘛，本质并没有改变，所以不要被它震慑住了或是觉得有多神奇，其多线程的操作是属于高层的做法了，在MCU下你自己也可以实现的，并不是太难，详细地可以参阅一下开源OS的信号量机制是如何实现的。
3、你说的前台程序是指主程序吗？
前台程序就是由main函数开始的运行分支，后台程序指中断程序。

只看该作者 · 2010-12-27 11:04

本帖最后由 okay007 于 2010-12-27 18:52 编辑

LZ的好学态度与谨慎作风值得学习，赞一个先~
1、我不明白char型变量就是原子操作吗？怎么我实验的代码不是呢？。
并不是说char型变量就是原子操作，我之前所说的第一条讲到的是作为标志位来操作，这样的操作在汇编指 ...
原野之狼发表于 2010-12-27 00:28

非常感谢你的指导，使我有了比较深的认识！
要搞明白的原因？主要是现在做了一个小控制项目，运行几天可能就会出现问题，查不出原因，按照你的指点修改了单片机的程序，现正在测试，还没有发现问题。
我现在有不多的几个全局变量作为标志用，现在定义成寄存器变量，反汇编看已经是原子操作了，最后再一次感谢！

只看该作者 · 2010-12-27 17:59

本帖最后由刘前辈于 2010-12-27 18:01 编辑

LZ举的是操作系统教材书上写的典型的mutex()例子，连6、7 数值都和教材一样。这样的问题在单片机中一样存在。
现在的解决关键是：单片机超循环程序中不用关中断能不能写出个原子操作mutex( )?

关中断的方式实在太初级了，所有人都能做到的。在多CPU并行系统中，关中断根本无效，只能采用公共互斥锁保护临界区的方法。所以，谁能写出个简单的mutex()函数，才是大师。

、

只看该作者 · 2010-12-27 18:59

楼上朋友高见！期待给个在无操作系统的单片机C程序中不用关中断的方法！
不过这个例子我不是在你说的书上看的，是在NI网站的labwindows白皮书中关于labwindows多线程编程中看的，可能是经典例子，都在引用吧！

1万 · 2010-12-27 19:51

除非硬件支持，否则仅关中断一条路。
一般的MCU里，char是原子操作。

只看该作者 · 2010-12-27 20:35

本帖最后由 okay007 于 2010-12-27 20:53 编辑

TO:25楼
为什么我发现，MCU中 char一般不是原子操作？通过观察反汇编代码，除非是局部变量或定义成寄存器变量。

只看该作者 · 2010-12-28 09:27

本帖最后由刘前辈于 2010-12-28 09:32 编辑

from 25楼：
除非硬件支持，否则仅关中断一条路。

嘻嘻，25楼高手，我就用纯软件做mutex( )，就用标准8051，没有硬件支持；

所有的人向左，我必向右。

只看该作者 · 2010-12-28 10:26

到GOOGLE查"线程局部存储"

只看该作者 · 2010-12-28 11:07

本帖最后由 okay007 于 2010-12-28 12:28 编辑

27# 刘前辈
你看反汇编代码了吗？底层没有调用关闭中断指令和恢复中断？
最好给个有说服力的证据！
刚刚仔细看过IAR内部实现“共享变量”的方法，其实底层也是采用关中断和恢复中断的方法。
支持一下“25楼”

只看该作者 · 2010-12-28 17:11

本帖最后由刘前辈于 2010-12-28 17:18 编辑

提示一下，mutex 实际上是一把锁，它的关锁动作必须是原子性指令，完成2个动作：测试，执行；——就像商场试衣间，即：（测试）如果已上锁，等待或离开；否则执行操作：

就好像（大意如下）
lock ; // mutex( );
count++ ;
unlock ;

任何CPU 都有 “测试-执行 ”单指令原子操作吧。C51都有，
_testbit ( bit )_ ，A51更直接；别说86了。

、

只看该作者 · 2010-12-28 17:25

还是我问你的，你看过反汇编了吗？
怎么越来越觉得你的方法底层100%是通过关中断实现的了呢？哈哈！
你的mutex( );函数只是C做的封装，你最好看一下编译后的反汇编代码，我可刚看完IAR的！

只看该作者 · 2010-12-28 17:32

只看该作者 · 2010-12-29 09:08

本帖最后由刘前辈于 2010-12-29 09:17 编辑

mutex（）绝对没有关中断，这里重要的是加了一把互斥锁；

上面说过，LZ的问题可以用商场的试衣间比喻（教材上是用洗手间作比喻的，咱文明点就改用试衣间）；LZ是没有锁的试衣间，所以前后台都可以没有障碍地进入临界区—试衣间，造成混乱。关中断不过是强制停止前台的激活运行，—— 可以想象，如果后台占用试衣间期间发生中断，关中断会造成什么严重影响，——所以下策，教材、教授不会这么讲课的。

mutex( )是给试衣间加了一把互斥锁，所有中断服务仍可运行，——欲使用被后台占用试衣间的只好等待；——这里加入了有序使用试衣间的规则——机制。所以，mutex( )函数不是原子性的，它不必关中断，像普通函数一样，执行期间可以被前台程序中断，返回；——而关键的是，mutex（　）函数里面的关锁指令必须是原子性的！

再次提示：请看看 _testbit(bit)_ 是不是原子性指令？

汇编指令：JBC 锁，执行 ; 是不是原子指令？

什么地方关了中断？

、

只看该作者 · 2010-12-29 11:41

本帖最后由 okay007 于 2010-12-29 11:44 编辑

JBC是原子指令吧。但是真的不知道你的如下形式的指令：
lock ; // mutex( );
count++ ;
unlock ;
在无操作系统情况下，怎样保证在执行count++时不被中断打断。因为你的lock没有关中断，并且中断也不会关心JBC指令吧？
虚心请教！谢谢！

可能在有操作系统情况下JBC可以保护变量，这个不讨论！

只看该作者 · 2010-12-29 13:03

本帖最后由刘前辈于 2010-12-29 13:25 编辑

看来我要花时间写一段实际代码了：我以为讲得够清楚了，是不是一定要写出实际代码，伪代码看不懂？再来一段更清楚的伪代码：

全局变量： bit 锁=1； boolean 锁开锁状态UNLOOK。

；后台进入临界区计算count+1 程序如下：(  下面程序可随机中断。）
……
JBC  锁，临界区L001  ；原子指令！先测试锁状态，if 锁打开（UNLOCK ），
                        ；进入临界区（试衣间）L001，并关锁LOCK ，——bit锁=0=LOCK。
return ; else if  锁状态关闭LOCK，有人在试衣间，不必计算count 。

临界区L001：
count++;
SETB  锁；计算完毕，开锁UNLOCK；退出临界区，让出试衣间给他人用。
return ;

前台程序与上面后台程序完全一样。—— 没有开/ 关中断语句。

还不清楚？那就贴一个实用 C51 mutex()。

/

只看该作者 · 2010-12-29 13:29

你说的没有问题，非常正确。
不过我感觉你说的好像根本不是我问的问题！
不是我没理解你的意思，就是你没理解我的意思（包括其他几位朋友的意思）。

只看该作者 · 2010-12-29 13:44

都是多线程共享资源的保护问题。
OS环境下，关中断实际是关调度，——关闭切换程序；显然不好，优先级进程（无关共享资源的I/O 中断 )也被关掉了。

所以，使用互斥锁（内核对象）保护共享资源的访问，同时又不影响中断源的实时响应。

超循环意思一样。

、

只看该作者 · 2010-12-29 13:57

本帖最后由 okay007 于 2010-12-29 15:50 编辑

看来你说的不是我问的！
我虽然用多线程引出问题，但是根本不是问的多线程，你可能没有细心看问题帖，所以说你没理解我的意思（包括其他几位朋友的意思），并且我再三说无OS情况。
多线程用“互斥锁”肯定是没有问题的，关中断肯定是不好的。
不过还是要谢谢你！

只看该作者 · 2010-12-29 19:30

本帖最后由刘前辈于 2010-12-29 19:58 编辑

35楼也没写什么多线程或者进程/任务，完全是裸奔。写的是A51或者C51程序，和OS 一点不搭界。主要是用LOCK锁解决了LZ 7# 下面的问题：

我主要想知道，如何避免楼主位在单片机中断返回后count的结果为6？正常应该为7，用汇编或C，谢谢！

C51的内联函数 _testbit (bit)_ 是普通函数，多用途的，不是专用互斥锁。

LZ可以试试采用了35楼的锁机制之后，count 结果还会混乱么？如果正确，那就是有效机制，是前后台共享资源互斥访问（临界区保护）解决方案，和多线程无关。

LZ 说的如果不是上面红笔引用，那么到底想表达什么？

、

只看该作者 · 2010-12-29 20:07

我帮LZ叙述一下：35楼的缺点在于“如果后台锁闭合时发生中断，则中断的count++被禁止，并且不能等待重复执行。也就是丢掉了一次count++运算。”

欲使前后台count++都有效，是这个意思？

从windows多线程编程想到一个问题，请大侠帮忙分析？

谁说仅关中断一条路？A51就可以实现mutex

我没涉及操作系统，纯粹的超循环代码。

还是没看懂。

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