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兵工自动化　２００２年第２１卷第４期　软件技市　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｔｅｃｈｎ　ｉｑｕｅ　Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　２００２．Ｖｏ１．２１．ＮＯ．４　文章编号：１００６一Ｉ５７６（２００２）０４—００４４—０３　

Ｗｉｎｄｏｗｓ并行开发及其在实时监测系统中的应用　

陈国华，夏季　（西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳６２１００２）　摘要：在介绍Ｗｉｎｄｏｗｓ系统的多任务特点及进程和线程的概念的基础上，讨论了线程的启动、结束、　同步和通信的问题及其相关编程方法。并以轴向力实时检测分析系统为例，说明并行开发技术在实时系统中　的应用。通过并行设计，充分利用Ｗｉｎ３２操作系统的多任务特点，将不同的任务分布到各个线程中，使各　个任务同步进行，互不影响，提高了系统的效率。同时，给出了采集模块中部分代码的程序示例。　关键词：Ｗｉｎｄｏｗｓ；并行开发；进程；线程；实时监测系统　中图分类号：ＴＰ３１１．１１　文献标识码：Ａ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｎ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＣＨＥ，Ｎ　Ｇｎｏ．ｈＵａ，ＸＩＡ　Ｊｉ　（Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１００２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｕＩｔｉ—ｔａｓｋ　ｏｆ　Ｗｉｎｄｏｗｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｒｅａｄ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ　ｂｅｇｉｎ，ｅｎｄ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅａｄ　ａｎｄ　ｉｔ’Ｓ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔａｋｉｎｇ　ａ　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ＳＵｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　ａｓ　ｓａｍｐｉｅ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐａｒａＩｌｅｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｍｕＩｔｉ—ｔａｓｋ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　Ｗｉｎ３２　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｆｕＩＩ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｓｋｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｒｅａｄｓ．ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈａｔ　ａＩＩ　ｔａｓｋｓ　ｗｅｒｅ　ｒｕｎ　ｉｎ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｄ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ，ｔｈＵＳ，ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ａ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃｏｄｅｓ　ｉｎ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｍｏｄＵｌｅ　ｗｅｒｅ　ｇｉｖｅｎ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｗｉｎｄｏｗｓ；Ｐａｒａｌｌｅｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；Ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｔｈｒｅａｄ；Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

１　引言　Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统主要特点之一是支持多　任务。如一个文字编辑系统，在前台进行文字编　辑工作的同时，后台还可以进行打印，文字校正　等工作，这些都是通过多任务来实现的。对用户　来讲，各个程序是同时运行的，而对于只有一个　处理器的计算机来讲，是操作系统在进程或线程　之问的快速切换分配时问片来达到这个目的。　进程是应用程序的可执行实例。每个进程都　有自己独立的内存地址空问，应用程序使用的动　态库（ＤＬＬ）也将它们的代码和数据装入进程的　地址空间。　线程是在进程中的一条执行路径。一个进程　可以有几条线程，所有的线程共享创建它们的进　程的内存空问。在线程的生命期内，一个线程具　有３种基本状态：执行、阻塞（等待）、就绪。　对于单ＣＰＵ的系统，正在运行的线程占用ＣＰＵ，　并且是激活的。一个阻塞的线程等待另一个线程　来唤醒，一个就绪的线程当其时问片分配到时立　即被调度运行。所以，在单ＣＰＵ系统中，微观　上任一时刻只有一个线程处于运行状态，ＣＰＵ　为处于就绪状态的线程按一定规则分配时问片。　当一个处于执行状态的线程时问片用完，操作系　统调用下一个线程由就绪状态转为执行状态。　２线程的管理　２．１线程的启动　Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ基本类库（ＭＦＣ）提供支持多线　程应用程序。在ＭＦＣ应用程序，所有的线程用　ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象代表。在大多数情况，不必明　显地创建这些对象，可以通过调用框架函数（ＡＰＩ　函数）ＡｆｘＢｅｇｉｎＴｈ　ｒｅａｄ来启动线程。函数　收稿日期：２００卜０卜２７；修回日期：２００２－０２—２７　作者简介：陈国华（１９７４一）．男，河南人，１９９７年毕业于沈阳工业学院，现西南科技大学在读硕士研究生，从事机电系统控制与　ＣＡＤ研究。　・４４・

　维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化　２００２年第２ｌ卷第４期　软Ｉ韵支市　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏ．Ｉ．ＡＵｔＯｍａｒｉｏｎ　２ｏ０２．Ｖ０Ｉ．２１．Ｎｏ．４　ＡｆｘＢｅｇｉｎＴｈｒｅａｄ启动新线程并返回一个线程对　象指针，通过回调函数来执行线程中要完成的任　务。注意：如果在线程中正在使用ＭＦＣ对象，　就必须用ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象来创建线程。不用　ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象创建线程就不可能正确的初始　化ＭＦＣ需要的内部变量来处理多线程。　２．２线程的终止　终止线程有２种方法，一种方法是等待线　程函数执行完毕后自动退出。线程退出后创建的　线程对象是否被删除取决于ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ的一　个成员变量ｍ　ｂＡｕｔｏＤｅｌｅｔｅ。ｍ　ｂＡｕｔｏＤｅｌｅｔｅ为　ＴＲＵＥ时，线程对象在线程结束后自动删除　ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象。为ＦＡＬＳＥ时，线程结束后　ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象并不删除，需要外部来删除。　另一种终止线程的方法是调用ＡＰＩ函数　ＡｆｘＥｎｄＴｈｒｅａｄ。　Ｗｉｎ３２提供了ＡＰＩ函数ＧｅｔＥｘｉｔＣｏｄｅＴｈｒｅａｄ　来检查线程是否结束。函数ＧｅｔＥｘｉｔＣｏｄｅＴｈｒｅａｄ　的第２个参数返回线程的退出码，可以通过检　查退出码来判断线程是否结束。但为了能够得　到正确的退出码，需要在创建线程时将　ｍ　ｂＡｕｔｏＤｅｌｅｔｅ设置成ＦＡＬＳＥ。这样线程结　束后ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ对象仍然存在，保证　ＧｅｔＥｘｉｔＣｏｄｅＴｈｒｅａｄ能正确运行。　２．３线程的同步　当多个线程访问同一个共享资源时，用户应　用程序就会面临可能产生的资源冲突。通过线程　的同步化，就能够限制同时访问资源的最多线程　数目，保证程序的正确执行。Ｗｉｎ３２提供了多种　线程同步的方法，包括：　①互斥量（Ｍｕｔｅｘ）　用来限制一个资源一次只能有一个线程访　问，可以在进程问共享。常用到的ＡＰＩ函数有：　ＣｒｅａｔｅＭｕｔｅｘ创建一个互斥量，ＷａｉｔＦｏｒ　ＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ等待一个互斥量，ＲｅｌｅａｓｅＭｕｔｅｘ　释放互斥量。　②信号量（Ｓｅｍａｐｈｏｒｅ）　用来限制访问一个共享资源的线程数，即对　于一些共享资源，可以有多个线程进行访问，但　访问的线程数目不能大于一定的数目。使用信号　量一般要３个ＡＰＩ函数：ＣｒｅａｔｅＳｅｍａｐｈｏｒｅ用　来创建信号量，ｗａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅｏｂｊｅｃｔ等待一个　信号量，ＲｅｌｅａｓｅＳｅｍａｐｈｏｒｅ释放信号量。　③临界区（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｓｅｃｔｉｏｎ）　这种方法建立的对象可以防止多个线程同时　访问共享资源，但这种对象不能在多个进程中共　享。使用临界区一般要两个ＡＰＩ函数：用　ＩｎｉｔｉａｌｉｚｅＣｒｉｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎ函数来初始化临界区，　用ＤｅｌｅｔｅＣｒｉｔｉｃａｌＳｅｃｔｉｏｎ来删除临界区。　④事件（Ｅｖｅｎｔ）　可用于封锁对一个资源的访问，直到出现了　某些线程或进程的信号，即指定一个指定事件的　信号。使用事件同步一般有４个ＡＰＩ函数：用　ＣｒｅａｔｅＥｖｅｎｔ创建事件，ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ　等待事件的发生，ＳｅｔＥｖｅｎｔ标记一个事件的发　生，ＲｅｓｅｔＥｖｅｎｔ用来清除时问发生的标记。　以上几种同步方法各有特点，在使用时可根　据自己的需要来使用。　２．４线程问通信　除了共享资源外，线程问还有一些其它的信　息需要相互交换。线程间的通信一般有３种：　①全局变量　任何线程都可以直接访问进程中的全局变　量，因此可以通过全局变量实现线程问通信。对　全局变量的访问方式和在主线程中访问全局变量　相同。　②指针方式　如果一个线程能获得另一个线程中的某个对　象或变量的指针，可通过此指针直接访问数据或　调用其它线程的成员函数。这种方法一般通过工　作线程控制函数的参数传递。　③消息响应　线程以事件方式向主线程发送消息，让主线　程对事件进行处理，有两个要求：接收消息的线　程必须有窗口对象；发送详细的线程必需事先知　道接受窗口的句柄或窗口对象指针。但通过消息　响应方式能够传送的信息量有限，仅能在　ｗＰａｒａｍ和ＩＰａｒａｍ参数中传递。　３轴向力实时监测、分析系统　３．１系统功能简介　轴向力实时监测、分析系统是根据某研究机　构的需要设计，包括数据采集、在线监测、实时　分析３部分内容。根据用户要求，需要完成以下　一些主要功能：　①信号采集功能。主要完成几个通道信号　（包括轴向力、温度和转速）的实时采集。采样　频率可调；　②屏幕显示功能。以曲线和数字方式分别　显示修正后的各通道数据，趋势曲线以及分析后　的数据和谱线；　・　４５　・

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