关中断、开中断及其作用一问

crystalpai

关中断、开中断及其作用一问 [复制链接]

在嵌入式开发中，经常看到如下的代码（现在使用的是threadx）：
TX_INTERRUPT_SAVE_AREA
……
TX_DISABLE
……
TX_ENABLE
尤其是在对硬件寄存器操作时基本上都要关中断。
我的理解是，关中断用来防止系统调度，保证对寄存器操作的原子性。但是如果仅仅是为了保证原子性，用信号量应该也可以，为什么非要用这么强烈的手段呢？
另外，关中断的作用都有什么，或者是什么时候需要关中断，大家可以在这里讨论一下。

lifuguo

信号量如何能避免系统操作呢?除非是你写的系统.

eyeshot

这个跟通用寄存器有关，在中断和应用程序里都要用到通用寄存器，比如51中是A寄存器，ARM中是R0寄存器（当然ARM中有特殊的保护不同的系统状态他会调用不同的通用寄存器），这些寄存器在你的用户程序中会用到，在你的中断程序中也会用到，你在用C语言写程序的时候是看不出他们被调用的，所以在关键代码处要关闭中断，防止你的通用寄存器被中断修改。

zhongqihu2008

尤其是在对硬件寄存器操作时基本上都要关中断。
我的理解是，关中断用来防止系统调度，保证对寄存器操作的原子性。但是如果仅仅是为了保证原子性，用信号量应该也可以，为什么非要用这么强烈的手段呢？
另外，关中断的作用都有什么，或者是什么时候需要关中断，大家可以在这里讨论一下。

To:
  1：是未了达到“干净”的原子性。
  2：用信号量，比喻使用互斥锁则能保证原子性，但效率不高，因为中断查询依然存在，
     并且中断服务函数会依然进来，只是你使用了信号量，使之阻塞了，有可能多次阻塞。
  3：关闭中断，可以重新修改中断服务，使之以新的姿态加入到中断表中。

wanqun

谢谢各位，我的最新理解：
1 把这些寄存器理解为全局变量，如果这些寄存器在中断程序里也会被用到，就有必要在对这些寄存器操作时关中断，保证原子性；
2 对寄存器操作一般是在驱动程序里，驱动程序经常需要同时设置几个寄存器的值，如果在设置到一半时被中断，或者被其他任务中断，则会造成硬件状态的混乱。所以要关中断保证严格的原子性。

但是还有一个疑问，在嵌入式系统里面开关中断可能很平常，但是在linux或者windows里面开关中断应该是一件很重大的事情，应该极力避免的。记得linux driver development里面说过，几乎没有很说得过去的理由去关掉中断。所以很纳闷，在linux或者windows里面是怎么处理这样的情形的？

maihy1985

开关中断在实时操作系统中常用,常常是为了保证实时性.windows,linux都不是.

angel263wy

嵌入式系统往往是实时系统，实时系统的正确性来自于两个方面，一是逻辑正确性，二是准时性和及时性。
1、计算结果逻辑上的正确性并不需要关中断来保证，信号量足矣，任何正确的操作系统都会保证被信号量保护的数据，不必担心，所以有“linux   driver   development里面说过，几乎没有很说得过去的理由去关掉中断。所以很纳闷，在linux或者windows里面是怎么处理这样的情形的”，故无需为linux和windows感到纳闷，其他cpu也是一样。
2、准时性却不同，它要求在确定的时间得到正确的结果，什么时候会发生中断，中断服务要执行多长时间，是不可预测的，如果不关中断的话，计算机完成计算的时间将不可预测，结果是“你赶到了机场，但误了点”。有许多硬件信号需要按照严格的时序发出，操作这些硬件寄存器时如果不关中断，如何保证严格的时序？

dzghl163

to:zhangzhenbo:
2：用信号量，比喻使用互斥锁则能保证原子性，但效率不高，因为中断查询依
你说的中断查询依然存在是否是指：cpu执行完每条指令后依然会查询中断状态？如果关中断了，是不是cpu根本就不会查询中断状态，而是连续执行指令，而中间不查询中断状态？

不知道我的理解对不对？

iamljz

关中断

感觉形像一点就是说:
某些时候CPU应该专心地做事,才能把那事做好...

nazilei

临界段代码就需要保护其运行过程不被中断打断，以免造成数据破坏等等，这个时候就先关中断，然后等其执行完毕再开中断，注意这段代码必须很简单，具体ucos里面讲解的很详细，邵贝贝翻译的那本里面。


信号量之类一般是任务之间防止读脏之类出现才应用的，比如访问同一个打印机，用个信号量的话保证只有一个任务去操作。

sicpetter

lbing7 说的好~

感觉形像一点就是说:
某些时候CPU应该专心地做事,才能把那事做好...

dadm

谈谈中断机制：
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。
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。
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，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。
    因此，只要没有中断信号到达，就不存在cpu边走边看的问题。
    为保证正确访问临界数据区和正确执行临界代码段，操作系统一般有：关中断、关调度、信号量，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：
    atomic 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。
        原子变量不能保护一系列操作的原子性，若把上述代码改为
        example2：
        atomic int a;
        int b,c;
        a = a + b;                //L1
        a = 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
    稍微完善一点的操作系统都提供信号量机制，用于保护临界代码。上述example2就应该用下列代码替代L1和L2：
        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，就应该用信号量保护，注意，不能在中断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！