日志
关中断/禁调度/信号量/原子变量的区别和用法
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有人问及关中断和保护全局变量的问题，还有人以为开中断时会导致cpu不停地查看有没有中断而变慢，我答及：
关于中断使cpu变慢的问题：
1、cpu的中断管理和指令执行（运算器）是两套硬件，他们互相独立又有关联。运算器忠实地执行由取指器取得的指令，而中断管理器是通过影响取指地址来使cpu执行中断处理程序的。
2、无论中断是否允许，运算器都按自己的节奏工作，无须花时间去查询是否由中断到达，因此，cpu在任何时候都不会因中断而变慢，中断只是使主程序看起来变慢了，只要没有有效中断发生，cpu执行主程序也不会变慢。
3、中断管理器则不断地探测是否有中断信号到达，若有且中断允许（即发生了有效中断），则保存当前执行状态信息，然后打断当前取指序列，强行转到特定地址（中断向量）取指令，整个过程运算器并不知道，它只是忠实地执行取指电路取得的指令。
为保证正确访问临界数据区（共享资源）和正确执行临界代码段，操作系统需要使某些关键操作保持同步，操作系统一般提供“关中断、关调度、信号量”来用于线程（进程）同步，还有些操作系统提供原子变量的方法，linux中广为人知的锁其实是用信号量实现的。那么，这么多的方法中，什么情况适用哪一种方法呢？是有规律的。
1、原子变量
原子变量可以保证一个变量单次操作的正确性，其保护甚至比信号量还完善，信号量只能保护全局数据不被其他线程破坏，而原子变量能保证全局数据不被中断破坏。
example1：
int a;
int b,c;
a = a + b + c;
上述代码中，cpu对a有一个读、修改、写的过程，这个过程如果被打断，并在其他线程中修改了a值，执行结果将出现错误，而原子变量将保证不会发生这样的错误。 把上述代码改为：
2、无论中断是否允许，运算器都按自己的节奏工作，无须花时间去查询是否由中断到达，因此，cpu在任何时候都不会因中断而变慢，中断只是使主程序看起来变慢了，只要没有有效中断发生，cpu执行主程序也不会变慢。
3、中断管理器则不断地探测是否有中断信号到达，若有且中断允许（即发生了有效中断），则保存当前执行状态信息，然后打断当前取指序列，强行转到特定地址（中断向量）取指令，整个过程运算器并不知道，它只是忠实地执行取指电路取得的指令。
为保证正确访问临界数据区（共享资源）和正确执行临界代码段，操作系统需要使某些关键操作保持同步，操作系统一般提供“关中断、关调度、信号量”来用于线程（进程）同步，还有些操作系统提供原子变量的方法，linux中广为人知的锁其实是用信号量实现的。那么，这么多的方法中，什么情况适用哪一种方法呢？是有规律的。
1、原子变量
原子变量可以保证一个变量单次操作的正确性，其保护甚至比信号量还完善，信号量只能保护全局数据不被其他线程破坏，而原子变量能保证全局数据不被中断破坏。
example1：
int a;
int b,c;
a = a + b + c;
上述代码中，cpu对a有一个读、修改、写的过程，这个过程如果被打断，并在其他线程中修改了a值，执行结果将出现错误，而原子变量将保证不会发生这样的错误。 把上述代码改为：
atomic_t a;
int b,c;
atmotic_add(&a , b + c);
原子变量能保证变量一次操作的原子性，并不能保证一系列操作的原子性，若把上述代码改为
example2：
atomic_t a;
int b,c;
atmotic_add(&a , b ); //L1
atmotic_add(&a , c ); //L2
原子变量不能保证L1和L2两行程序间a不被其他线程修改，因此example2不一定能得到正确的结果。
2、信号量
原子变量并非所有操作系统都会提供，但几乎所有操作系统都提供信号量机制，用于保护临界代码。信号量能设定并发访问次数限制n，够保证被信号量保护的代码不会发生超过n次的并发访问，如果n=1，就是所谓的二值信号量，二值信号量禁止对被保护资源的任何并发访问。上述example2不能用原子变量保护，但可以用信号量保护，改成：
获取信号量；
a = a + b; //L1
a = a + c; //L2
释放信号量；
当一个全局变量可能被多个线程操作时，或者有多个线程或进程需要使用独占资源时，就应该用信号量保护，注意，不能在中断处理程序中访问用信号量保护的变量。
3、关调度
关调度是一种比较粗暴的方式，关调度后，操作系统不会再进行线程上下文切换，而是专心执行一个线程，但是中断仍然开着。关调度可以起到替代信号量保护全局变量的作用，但一般不这样用，太粗暴了。但是如果某一段代码的执行时间有要求，希望cpu全速执行不被打断，但又不希望关中断时，可用关调度的方法。注意，从逻辑上，关调度能替换信号量，但不能替换原子变量。
4、关中断
关中断是最粗暴的一种方式，用于保证最严格的时序执行，比如某段代码要在IO上输出两个高精度脉冲，脉冲宽度2uS，间隔2uS，这种需求只能通过用精确的指令延时来实现，延时过程中，如果被中断，或者发生线程切换，将不能正确输出脉冲。从逻辑上，前面所讲的三种保护，都可以用关中断实现，只是，太粗暴了，软件不相信暴力！
int b,c;
atmotic_add(&a , b + c);
原子变量能保证变量一次操作的原子性，并不能保证一系列操作的原子性，若把上述代码改为
example2：
atomic_t a;
int b,c;
atmotic_add(&a , b ); //L1
atmotic_add(&a , c ); //L2
原子变量不能保证L1和L2两行程序间a不被其他线程修改，因此example2不一定能得到正确的结果。
2、信号量
原子变量并非所有操作系统都会提供，但几乎所有操作系统都提供信号量机制，用于保护临界代码。信号量能设定并发访问次数限制n，够保证被信号量保护的代码不会发生超过n次的并发访问，如果n=1，就是所谓的二值信号量，二值信号量禁止对被保护资源的任何并发访问。上述example2不能用原子变量保护，但可以用信号量保护，改成：
获取信号量；
a = a + b; //L1
a = a + c; //L2
释放信号量；
当一个全局变量可能被多个线程操作时，或者有多个线程或进程需要使用独占资源时，就应该用信号量保护，注意，不能在中断处理程序中访问用信号量保护的变量。
3、关调度
关调度是一种比较粗暴的方式，关调度后，操作系统不会再进行线程上下文切换，而是专心执行一个线程，但是中断仍然开着。关调度可以起到替代信号量保护全局变量的作用，但一般不这样用，太粗暴了。但是如果某一段代码的执行时间有要求，希望cpu全速执行不被打断，但又不希望关中断时，可用关调度的方法。注意，从逻辑上，关调度能替换信号量，但不能替换原子变量。
4、关中断
关中断是最粗暴的一种方式，用于保证最严格的时序执行，比如某段代码要在IO上输出两个高精度脉冲，脉冲宽度2uS，间隔2uS，这种需求只能通过用精确的指令延时来实现，延时过程中，如果被中断，或者发生线程切换，将不能正确输出脉冲。从逻辑上，前面所讲的三种保护，都可以用关中断实现，只是，太粗暴了，软件不相信暴力！
