任务调度机制.pdf

ucos uc os任务调度机制 疯狂代码 http uc os 任务调度机制 by zhang9733 from 内核核心任务是任务调度机制为了对uc os进行分析我们从任务调度开始在uc os中个任务通常是个无限循环 具有如下结构后面我将解释为什么会有这种结构从下面结构可以看出个任务就像其他c样 而且既然任务是个无 限循环我们可以想象到它定不会返回任何数据所以返回类型应该定义为void void mytask void pdata for do something waiting do something uc os可以管理64个任务但目前版本系统占用了两个任务还保留了其他六个任务故用户可以使用56个任务每 个任务必须赋予定优先级优先级数越高优先级越低所以0级优先级任务有最高优先级通过在os cfg h文件中定义 宏os lowest prio可以决定系统任务个数系统目前占用两个任务为空闲任务idle task和统计任务stat task当没 有其他任务进入就绪状态时空闲任务投入运行空闲任务什么也不做只是简单将计数器加1这个计数器可以用来统 计cpu利用率 uc os下每个任务可以有如下五种状态 休眠态 dormant 指任务驻留在空间中还没有交给内核管理把任务交给内核是通过ostaskcreate 或 ostaskcreatext 实现 就绪 ready 当任务旦建立这个任务就处于就绪态准备运行任务可以动态被另个建立也可以在系统运行开始之 前建立通过ostaskdel 使任务返回到休眠态就绪态任务都放在就绪列表中在任务调度时指针ostcbhighrdy指 向优先级最高就绪任务也就是立刻就要运行任务 运行 running 准备就绪最高优先级任务获得cpu控制权从而处于运行态指针ostcbcur指向正在运行任务 等待或挂起 pending 正在运行任务由于延时ostimedly 或等待事件信号量来临而将自身挂起因而处于等待 或挂起态等待某事件而被挂起任务注册在该事件等待列表中 中断态 errupt 正在运行任务可以被中断除非是该任务将中断关闭被中断任务进入中断服务 isr 如果中断服务 使个更高优先级任务准备就绪这中断服务结束后则更高优先级任务开始运行 任务被创建后其状态用8位字节变量ostcbstat表示目前只用了低四位如下所示 图4 1 如果某位置为1表示任务 正在等待该位表示事件 可以复合使用这些标志表示任务在同时等待多个事件发生 如果所有位均为0表示任务 处于就绪状态旦符合条件 优先级最高 即可投入运行 uc os下任务状态转移如下 图4 2 所示每个任务在被创建时候个称为任务控制块 task control blocks 数据结构 将被赋值 内核在化时候将所有可用任务控制块通过指针 ostcbnext和 ostcbprev连成个可用任务双向链表并将指针 ostcbfreelist指向第个tcb以后每当个任务创建时就根据ostcbfreelist从可用任务双向链表获取个tcb同时将 ostcbfreelist指向下个tcb如图4 3所示 uc os是剥夺型实时多任务内核优先级最高任务旦准备就绪则拥有cpu所有权开始投入运行uc os中不支持时间 片轮转法每个任务优先级要求不样且是唯所以任务调度工作就是 查找准备就绪最高优先级任务并进行上下文 切换ossched void 进行任务调度其结构如下 4 2 如果某个任务在某段代码执行期间不能被其他任务所抢占可以osschedlock 来给调度器上锁以禁止调度之后 再osschedunlock 开锁允许调度例如低优先级任务要发给其他任务邮箱 消息队列时用户不希望高优先级任 务还没有得到消息就取得了cpu使用权就可以使用osschedlock 4 2 任务调度原理 如前所述uc os是通过查表法找到准备就绪优先级最高任务下面将说明查表过程为了实现就绪任务快速查找 uc os采用了种奇特方式既然uc os中每个任务优先级是唯不存在相同优先级两个任务所以可以根据优先级来唯 确定任务uc os支持64个任务也就是由64个优先级0 63 二进制中可以用6位来表示然后根据高三位将64个任务 分为8个准备就绪表osrdytbl 7 每组又根据低3位包含8个任务若每组有任务处于就绪态则相应比特置1 假设任 务3和任务5处于就绪态则osrdytbl 0 0 x28 任务17和任务20处于就绪态则osrdytbl 2 0 x12 uc os还定义 了个8比特字节变量osrdygrp准备就绪组osrdygrp中每位表示8组任务中每组是否有准备就绪任务其相互关系 见下 图4 4 图4 4 uc os任务查表原理 假设优先级为12任务进入就绪状态12 1 100b 则osrdytbl 1 第4位置1且osrdygrp第1位置1相应数学表达式 为 osrdygrp 0 x02 osrdytbl 1 0 x10 而优先级为21任务就绪21 10 101b则osrdytbl 2 第5位置1且osrdygrp第2位置1 相应数学表达式为 osrdygrp 0 x04 osrdytbl 2 0 x20 从上面计算我们可以得到 若第n位置1则应该与2n 相或uc os中把2nn 0 78个值 先计算好存在osmaptbl 7 中 也就是 osmaptbl 0 20 0 x1 osmaptbl 1 21 0 x2 osmaptbl 7 27 0 x80 利用osmaptbl通过任务识别号 优先级prio来设置任务在就绪组和就绪表中相应位置数学式为 osrdygrp osmaptbl prio 3 osrdytbl prio 3 osmaptbl prio 64个优先级可用6位来表示所以高三位可用prio 3得到低三位通过prio do osrdygrp n while n 利用上述 1 2 3 显然用实现不但复杂更重要是执行时间是不确定有时只需个循环即可而有时需要8个循环不符合实时系统确定 性原则所以在uc os中仍然采用查表方法实现这个表为osunmaptbl 255 利用该表计算最高优先级任务优先级 算法如下 4 4