μC/OS的任務調度實現(xiàn)方法及其在PowerPC上的優(yōu)化

　μC/OS是Jean J.Labrosse開發(fā)的實時多任務內核，最初是為Motorola 8位處理器68HC11寫的。在后來的相關著作中，作者將代碼移植到了PC上，以便于更多的讀者學習。μC/OSII繼承了μC/OS的算法，有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性強和可擴展性好等特點，被移植到幾乎所有類型的CPU上，成為在嵌入式領域非常有影響力的RTOS。然而，由于該實時內核是為8位CPU設計的，對于那些具有優(yōu)先級算法硬件指令的CPU，僅做移植是很不夠的。

　　1 基于優(yōu)先級的任務調度

　　一個基于優(yōu)先級的實時多任務內核的任務調度機制需要實現(xiàn)下面三個核心的處理功能：

　　◆ 將任務置于就緒態(tài);

　　◆ 將任務取消就緒態(tài);

　　◆ 找出最高優(yōu)先級的就緒態(tài)任務。

　　在32位機上運行64個任務，可使用兩個32位的整型變量數(shù)組OSRdyTbl [2]，建立一個64位的任務就緒態(tài)向量;每一位表示對應優(yōu)先級的任務是否處于就緒態(tài)，例如OSRdyTbl [0]的第4位為1表示優(yōu)先級為4的任務處于就緒態(tài)。構造如下的三個函數(shù)，用來完成設置任務就緒、取消任務就緒和尋找當前最高優(yōu)先級的就緒任務。

　　void SetTaskRdyBit(INT8U Prio){/*設置任務就緒態(tài)*/

　　if(Prio>32) OSRdyTbl [1] |= (1 (63Prio) );

　　else OSRdyTbl [0] |= (1 (31Prio) );

　　}

　　void ClrTaskRdyBit(INT8U Prio){ /*取消任務就緒態(tài)*/

　　if(Prio>32) OSRdyTbl[1] = ~(1 (63Prio) );

　　else OSRdyTbl[0] = ~(1 (31Prio) );

　　}

　　INT8U FindHigheSTRdyTask(void){ /*尋找最高優(yōu)先級的就緒態(tài)任務*/

　　INT32U temp;//中間變量

　　INT8Uprio=0;

　　if(OSRdyTbl[0] != 0){

　　temp = OSRdyTbl[0];//就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高者在OSRdyTbl[0]中

　　}

　　else{

　　temp = OSRdyTbl[1]; //就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高者在OSRdyTbl[1]中

　　prio +=32;

　　}

　　while(temp 0x80000000){//逐位查找就緒態(tài)任務中優(yōu)先級最高者

　　temp =1;

　　prio ++;

　　}

　　return(prio);

　　}

　　上述代碼可在任何處理器上實現(xiàn)所需的功能，沒有考慮任何的優(yōu)化和改進。通過這樣的原理性函數(shù)，可以更好地理解多任務內核的任務調度。

　　尋找最高優(yōu)先級就緒態(tài)任務的函數(shù)調用頻率高，其執(zhí)行時間直接影響內核的任務切換延遲時間，影響系統(tǒng)實時性。上述尋找最高優(yōu)先級的就緒態(tài)任務的代碼，隨當前就緒任務的優(yōu)先級不同，其循環(huán)次數(shù)也不同，導致其運行時間不確定。

　　2 μC/OS的任務調度實現(xiàn)方法

　　μC/OS和μC/OSII是為8位CPU寫的，采用8位機算法，支持64個任務。使用8個字節(jié)的OSRdyTbl全局數(shù)組，表示所有任務的就緒態(tài)信息：1為任務就緒，0為非就緒。數(shù)組第一個字節(jié)的b0位代表64個任務中優(yōu)先級最高的任務，最后一個字節(jié)的b7位代表優(yōu)先級最低的空閑任務，永遠為1。當OSRdyTbl 數(shù)組的數(shù)據(jù)不為0時(表示對應的8個任務中至少有1個進入就緒態(tài))，另一個單字節(jié)全局變量OSRdyGrp 中的相應位要置1。當任務狀態(tài)發(fā)生變化時，需更新OSRdyGrp和OSRdyTbl中對應的位。

　　尋找最高優(yōu)先級的就緒任務時，μC/OS使用了預先固化的256字節(jié)的對照表OSUnMapTbl，給出特定字節(jié)值的最低位1所在位的信息。查表算法避免了逐位檢測各優(yōu)先級位引起的執(zhí)行時間的不確定性，程序簡單，執(zhí)行速度快，與就緒任務多少和優(yōu)先級無關。

　　對于取值0～63的任務優(yōu)先級，μC/OS將其劃分成高3位的Y和低3位的X，并保存在其任務控制塊TCB的OSTCBX和OSTCBY中，其對應的OSUnMapTbl的值保存在OSTCBBitY和OSTCBBitX變量中，以提高運算速度。為了避免函數(shù)調用所帶來的額外開銷，μC/OS直接用語句實現(xiàn)如下的三部分功能。

　　① 設置任務進入就緒態(tài)

　　OSRdyGrp |= ptcb>OSTCBBitY;

　　OSRdyTbl[ptcb博OSTCBY] |= ptcb>OSTCBBitX;