临界区问题的产生一

临界区问题是嵌入式软件编程一个不得不面对的关键性问题。特别对于底层驱动，代码在内存中只有一份，上层的多任务或者多进程，都会对同一个驱动去访问，这样不可避免的遇到了任务之间打架的问题，处理好这个问题是区分一个菜鸟和老鸟的根本性关键之一。

接下来谈谈临界区产生的原因：

假设有以下代码:

int x;
 
void process_data()
{
       x++;
 
}

假如在一个可以抢占的操作系统上有两个任务task1, task2, 全局变量x 的初始值为0, 现在两个任务task1, task2 同时去访问process_data 这个函数，两个任务各执行一次process_data 这个函数，等到两个人执行完毕后，试问x的值是多少？大部分人可能会回答为2。没有操作系统的时候，的却不错，调用函数2次，就是2.问题是有了操作系统就没这么简单了，一个任务执行期间，随时可能会被另外一个任务给打断，这样就会造成临界区的问题。

首先明确一个基本概念，在操作系统中每一个任务都有自己的一套寄存器，各个任务间的寄存器值很可能是不一样的。

下面来具体分析这个问题产生的根本原因：

x++ 不是一个原子型的操作，它的汇编函数有3句，分别是:

1 ldr r1, [mem]

2 add r1, r1, #1

3 strr1 [mem]

假如任务task1 刚执行完2即 add r1, r1,#1,因为是可以抢占的操作系统，所以被任务task 2 给抢占了，然后task 2 执行完1,2,3 这三个步骤后还给任务task 1.

如前所述，图中的task1 和task2 的寄存器值是不同的，因为任务各自有自己的一套寄存器。读者可以推导一下，x 的最终值是1而不是2！

所以在多任务的情况下，共同去访问一个全局变量，会产生临界区的问题，如之前所述最终值可能是不确定的，可能是1也可能是2，所以需要采用操作系统的一定机制去保护它。