科普“零中断延迟”临界区保护方法

杨***

一、什么是“零中断延迟”

（1）任何单片机RTOS系统在运行的时候都有一些程序段需要不被外界打断地完整执行，这些程序段被称为“临界区”。为了确保不被外界打断的方法被称为“临界区保护方法”。

（2）“临界区保护方法”按照是否采用“关闭总中断”分为两类：常规的关闭总中断方法和不关闭总中断的方法。后者在本论坛中被称为“零中断延迟”方法。

（3）常规方法的缺点是当系统进入临界区保护的时候，由于总中断被关闭，这期间发生的任何用户中断都会被延迟。

（4）不关闭总中断的方法的优点是当系统进入临界区保护的时候，由于总中断没有关闭，这期间发生的任何用户中断都不会被延迟，故称“零中断延迟”方法。

二、“不关闭总中断”的风险

（5）一朋友是常规“T台秀游乐园”的建筑商。“T台秀游乐园”（单片机RTOS）的核心是时装模特T台表演（执行任务），其余还包括一些吃喝玩乐项目。

（6）T台秀的模特在两轮表演（两个任务）之间需要更换服装（进行任务调度）。更换过程包括脱下本轮演出服（保存当前任务现场），换上下轮演出服（恢复新任务现场）。

（7）出于竞争和保护隐私的目的，更换服装的过程（临界区）需要严格保密和连续进行，常规的保护方法（常规的临界区保护方法）是在模特换衣之前发出“禁止令”（关闭总中断），停止“T台秀游乐园”内所有的动物的运动，哪怕吃饭的也停下来。然后在模特换衣之后撤销“禁止令”（重新打开总中断），恢复“T台秀游乐园”内所有的动物的运动。

（8）可以看出常规的保护方法有一个重要的缺陷：在禁止令发布区间，也禁止了本来与T台表演无关的其他游客的行动，比如让餐厅中吃饭的客人也不能正常吃饭了。

（9）由于行业内卷太厉害，这位朋友新使用了一种新的保护方法“非全面禁止令”（不关闭总中断），只是禁止了“T台表演厅”内的动物的活动，对其他区域的游客实现了“零限制活动”（零延迟中断）。

（10）显然新方法有益于游客，朋友的“零限制活动”的“T台秀游乐园”打开了新的局面。

（11）不过这位朋友告诉我他每天都提心吊胆。由于对其他区域的游客实行的是“零限制活动”（零延迟中断），如果在换衣服的时间（临界保护区内）有其他地方的游客跑来看热闹，吃瓜拍照，导致换服装过程不能正常进行，演出崩溃怎么办？

三、解决的方法

（12）我建议朋友向我学习（我移植uC/OS-II时移植了两个版本，一个是关闭总中断的“微山x51”系列，一个是不关闭总中断的“挑战者x51”系列），建两个游乐园，一个是常规的，一个是“零限制活动”。

（13）朋友说建两个不行，时间一长，“零限制活动”的游乐园就不会有“T台秀”了。因为演出团和演员很少会冒换衣服被围观的风险的。

（14）我问他的建议，他认为对于想要看“T台秀”的游客专门建一个采用常规保护方法的“T台秀剧场”（关闭总中断的RTOS），对于真正需要艺术的人不会在乎被“限制行动”几分钟。

而对于爱好自由的吃货和玩家，专门建一个不需要任何限制的“游乐园”（就是不进行任何临界区保护的“前后台操作系统”），游客任何时候想做什么都没有限制（对任何中断都是真正“零延时”）。

注：文中朋友是虚构的

注：本论坛的《任务调度方法，【无错，至简】！“多任务分时调度”》（https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=7611&extra=page%3D1）

是一个不进行任何临界区保护的“前后台操作系统”，是一个真正意义上的“零中断延时”操作系统