信號(hào)量實(shí)際上是一種約定機(jī)制，在多任務(wù)內(nèi)核中普遍使用。信號(hào)量用于：控制共享資源的使用權(quán)(滿足互斥條件)標(biāo)志某事件的發(fā)生使兩個(gè)任務(wù)的行為同步。

信號(hào)與信號(hào)量在英文中都叫做Semaphore，并不加以區(qū)分，而說它有兩種類型，二進(jìn)制型(binary)和計(jì)數(shù)器型(counting)。本書中的二進(jìn)制型信號(hào)量實(shí)際上是只取兩個(gè)值0和1的信號(hào)量。實(shí)際上這個(gè)信號(hào)量只有一位，這種信號(hào)量翻譯為信號(hào)更為貼切。而二進(jìn)制信號(hào)量通常指若干位的組合。

信號(hào)像是一把鑰匙，任務(wù)要運(yùn)行下去，得先拿到這把鑰匙。如果信號(hào)已被別的任務(wù)占用，該任務(wù)只得被掛起，直到信號(hào)被當(dāng)前使用者釋放。換句話說，申請信號(hào)的任務(wù)是在說：“把鑰匙給我，如果誰正在用著，我只好等！”信號(hào)是只有兩個(gè)值的變量，信號(hào)量是計(jì)數(shù)式的。只取兩個(gè)值的信號(hào)是只有兩個(gè)值0和1的量，因此也稱之為信號(hào)量。計(jì)數(shù)式信號(hào)量的值可以是0到255或0到65535，或0到4294967295，取決于信號(hào)量規(guī)約機(jī)制使用的是8位、16位還是32位。到底是幾位，實(shí)際上是取決于用的哪種內(nèi)核。根據(jù)信號(hào)量的值，內(nèi)核跟蹤那些等待信號(hào)量的任務(wù)。

一般地說，對(duì)信號(hào)量只能實(shí)施三種操作：初始化(INITIALIZE)，也可稱作建立(CREATE)；等信號(hào)(WAIT)也可稱作掛起(PEND)；給信號(hào)(SIGNAL)或發(fā)信號(hào)(POST)。信號(hào)量初始化時(shí)要給信號(hào)量賦初值，等待信號(hào)量的任務(wù)表(Waitinglist)應(yīng)清為空。

想要得到信號(hào)量的任務(wù)執(zhí)行等待(WAIT)操作。如果該信號(hào)量有效(即信號(hào)量值大于0)，則信號(hào)量值減1，任務(wù)得以繼續(xù)運(yùn)行。如果信號(hào)量的值為0，等待信號(hào)量的任務(wù)就被列入等待信號(hào)量任務(wù)表。多數(shù)內(nèi)核允許用戶定義等待超時(shí)，如果等待時(shí)間超過了某一設(shè)定值時(shí)，該信號(hào)量還是無效，則等待信號(hào)量的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)準(zhǔn)備運(yùn)行，并返回出錯(cuò)代碼(指出發(fā)生了等待超時(shí)錯(cuò)誤)。

任務(wù)以發(fā)信號(hào)操作(SIGNAL)釋放信號(hào)量。如果沒有任務(wù)在等待信號(hào)量，信號(hào)量的值僅僅是簡單地加1。如果有任務(wù)在等待該信號(hào)量，那么就會(huì)有一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)，信號(hào)量的值也就不加1。于是鑰匙給了等待信號(hào)量的諸任務(wù)中的一個(gè)任務(wù)。至于給了那個(gè)任務(wù)，要看內(nèi)核是如何調(diào)度的。收到信號(hào)量的任務(wù)可能是以下兩者之一。

等待信號(hào)量任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的，或者是

l最早開始等待信號(hào)量的那個(gè)任務(wù)，即按先進(jìn)先出的原則(First In First Out ，F(xiàn)IFO)

有的內(nèi)核有選擇項(xiàng)，允許用戶在信號(hào)量初始化時(shí)選定上述兩種方法中的一種。但μC/OS-Ⅱ只支持優(yōu)先級(jí)法。如果進(jìn)入就緒態(tài)的任務(wù)比當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)優(yōu)先級(jí)高(假設(shè)，是當(dāng)前任務(wù)釋放的信號(hào)量激活了比自己優(yōu)先級(jí)高的任務(wù))。則內(nèi)核做任務(wù)切換(假設(shè)，使用的是可剝奪型內(nèi)核)，高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)開始運(yùn)行。當(dāng)前任務(wù)被掛起。直到又變成就緒態(tài)中優(yōu)先級(jí)最高任務(wù)。

同步：

可以利用信號(hào)量使某任務(wù)與中斷服務(wù)同步(或者是與另一個(gè)任務(wù)同步，這兩個(gè)任務(wù)間沒有數(shù)據(jù)交換)。如圖2.13所示。注意，圖中用一面旗幟，或稱作一個(gè)標(biāo)志表示信號(hào)量。這個(gè)標(biāo)志表示某一事件的發(fā)生(不再是一把用來保證互斥條件的鑰匙)。用來實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制的信號(hào)量初始化成0，信號(hào)量用于這種類型同步的稱作單向同步(unilateralrendezvous)。一個(gè)任務(wù)做I/O操作，然后等信號(hào)回應(yīng)。當(dāng)I/O操作完成，中斷服務(wù)程序(或另外一個(gè)任務(wù))發(fā)出信號(hào)，該任務(wù)得到信號(hào)后繼續(xù)往下執(zhí)行。

如果內(nèi)核支持計(jì)數(shù)式信號(hào)量，信號(hào)量的值表示尚未得到處理的事件數(shù)。請注意，可能會(huì)有一個(gè)以上的任務(wù)在等待同一事件的發(fā)生，則這種情況下內(nèi)核會(huì)根據(jù)以下原則之一發(fā)信號(hào)給相應(yīng)的任務(wù)。