9、并发软件设计与实现

并发软件设计与实现

1 并发软件概述

在现代嵌入式系统中，多线程编程已成为不可或缺的一部分。多线程编程不仅可以简化程序设计，还能显著提高系统的响应速度和资源利用率。本文将深入探讨并发软件设计的核心概念和技术，重点介绍如何在嵌入式系统中实现高效的多线程编程。

并发软件的关键在于如何有效地管理和调度多个线程，确保它们在共享资源时不会产生冲突。为了实现这一点，开发者需要理解线程的生命周期、上下文切换机制、共享资源的保护方法以及线程间的通信机制。

2 前台/后台系统

在许多对响应时间要求较高的系统中，程序通常被组织成前台和后台两部分。前台部分主要由中断服务例程（ISR）构成，用于处理特定的硬件事件；后台部分则是主程序循环，负责执行非时间关键性的任务。

2.1 线程状态和序列化

线程的状态可以分为运行状态、就绪状态、等待状态和非活动状态。每个线程在其生命周期中会在这几种状态之间切换。例如，当一个线程需要等待某个事件发生时，它会进入等待状态；当事件发生后，线程会被唤醒并进入就绪状态，等待调度器选择其运行。

graph TD;
    A[线程状态] --> B(运行状态);
    A --> C(就绪状态);
    A --> D(等待状态);
    A --> E(非活动状态);
    B --> C;
    C --> B;
    D --> C;
    E --> C;

2.2 管理延迟

在中断服务例程中，处理外部