王 波，崔 喆(中科院成都计算机应用研究所，四川 成都610041)

1 操作系统对实时性能的影响

操作系统从诞生发展到现代经历了批处理系统、分时系统和实时系统等演进过程，具有多样化特征，派生出不同分支。其中，实时性是操作系统的重要特性，它要求在规定的时间窗口内逻辑正确地完成规定的任务，具有及时性、交互性、多路性、独立性等特点[1]。操作系统的实时性主要取决于I/O管理中的异步方式、内存管理中的页中断机制、线程管理中的内核代码是否可抢占、资源管理中的信号量策略以及中断延迟和时钟精度等硬件支撑结构[2]。由于多线程系统中线程对公共资源的争夺，资源的有效管理成为提升系统实时性能的重要因素，而信号量是管理公共资源的经典方式，所以，信号量设计是影响系统实时性的基础设计。本文重点论述信号量策略对实时性能的影响，并以NT内核为研究对象和实现平台，分析现有几种信号量策略的优、缺点，提出了一种新策略，在保证系统通用性前提下提升了系统实时性。

2 信号量策略对实时性能的影响

荷兰科学家设计的信号量算法为线程使用共享资源提供了有效的同步和互斥机制，NT内核中，信号量（KSEMAPHORE）通过封装 DISPATCHER_HEADER结构实现计数器和等待队列，其数据结构struct_KSEMAPHORE{DISPATCHER_HEADER Header LONG Limit}在参考文献[3]中有详细描述，上述结构可简略为：

线程使用资源前需要请求保护该资源的信号量，若信号量计数器减1后小于0，内核阻塞线程并将其排在信号量的线程等待队列中，同时启动线程调度程序将计算资源交给等待运行的线程，执行请求操作的线程没有陷入“忙等”，而是“让权等待”。……