信號量實際上是一種約定機制，在多任務(wù)內(nèi)核中普遍使用。信號量用于：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)生使兩個任務(wù)的行為同步。

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

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

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

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

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

等待信號量任務(wù)中優(yōu)先級最高的，或者是

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

有的內(nèi)核有選擇項，允許用戶在信號量初始化時選定上述兩種方法中的一種。但μC/OS-Ⅱ只支持優(yōu)先級法。如果進入就緒態(tài)的任務(wù)比當(dāng)前運行的任務(wù)優(yōu)先級高(假設(shè)，是當(dāng)前任務(wù)釋放的信號量激活了比自己優(yōu)先級高的任務(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)先級的任務(wù)開始運行。當(dāng)前任務(wù)被掛起。直到又變成就緒態(tài)中優(yōu)先級最高任務(wù)。

同步：

可以利用信號量使某任務(wù)與中斷服務(wù)同步(或者是與另一個任務(wù)同步，這兩個任務(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，或稱作一個標(biāo)志表示信號量。這個標(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)。用來實現(xiàn)同步機制的信號量初始化成0，信號量用于這種類型同步的稱作單向同步(unilateralrendezvous)。一個任務(wù)做I/O操作，然后等信號回應(yīng)。當(dāng)I/O操作完成，中斷服務(wù)程序(或另外一個任務(wù))發(fā)出信號，該任務(wù)得到信號后繼續(xù)往下執(zhí)行。

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