uCOS-II優(yōu)先級(jí)任務(wù)調(diào)度在PowerPC上的移植和優(yōu)化
1 基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度
一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度機(jī)制需要實(shí)現(xiàn)下面三個(gè)核心的處理功能:
◆ 將任務(wù)置于就緒態(tài);
◆ 將任務(wù)取消就緒態(tài);
◆ 找出最高優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)。
在32位機(jī)上運(yùn)行64個(gè)任務(wù),可使用兩個(gè)32位的整型變量數(shù)組OSRdyTbl [2],建立一個(gè)64位的任務(wù)就緒態(tài)向量;每一位表示對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的任務(wù)是否處于就緒態(tài),例如OSRdyTbl [0]的第4位為1表示優(yōu)先級(jí)為4的任務(wù)處于就緒態(tài)。構(gòu)造如下的三個(gè)函數(shù),用來(lái)完成設(shè)置任務(wù)就緒、取消任務(wù)就緒和尋找當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)。
上述代碼可在任何處理器上實(shí)現(xiàn)所需的功能,沒(méi)有考慮任何的優(yōu)化和改進(jìn)。通過(guò)這樣的原理性函數(shù),可以更好地理解多任務(wù)內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度。
尋找最高優(yōu)先級(jí)就緒態(tài)任務(wù)的函數(shù)調(diào)用頻率高,其執(zhí)行時(shí)間直接影響內(nèi)核的任務(wù)切換延遲時(shí)間,影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。上述尋找最高優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)的代碼,隨當(dāng)前就緒任務(wù)的優(yōu)先級(jí)不同,其循環(huán)次數(shù)也不同,導(dǎo)致其運(yùn)行時(shí)間不確定。
2 μC/OS的任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)方法
μC/OS和μC/OSII是為8位CPU寫的,采用8位機(jī)算法,支持64個(gè)任務(wù)。使用8個(gè)字節(jié)的OSRdyTbl全局?jǐn)?shù)組,表示所有任務(wù)的就緒態(tài)信息:1為任務(wù)就緒,0為非就緒。數(shù)組第一個(gè)字節(jié)的b0位代表64個(gè)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù),最后一個(gè)字節(jié)的b7位代表優(yōu)先級(jí)最低的空閑任務(wù),永遠(yuǎn)為1。當(dāng)OSRdyTbl 數(shù)組的數(shù)據(jù)不為0時(shí)(表示對(duì)應(yīng)的8個(gè)任務(wù)中至少有1個(gè)進(jìn)入就緒態(tài)),另一個(gè)單字節(jié)全局變量OSRdyGrp 中的相應(yīng)位要置1。當(dāng)任務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),需更新OSRdyGrp和OSRdyTbl中對(duì)應(yīng)的位。
尋找最高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)時(shí),μC/OS使用了預(yù)先固化的256字節(jié)的對(duì)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(cè)各優(yōu)先級(jí)位引起的執(zhí)行時(shí)間的不確定性,程序簡(jiǎn)單,執(zhí)行速度快,與就緒任務(wù)多少和優(yōu)先級(jí)無(wú)關(guān)。
對(duì)于取值0~63的任務(wù)優(yōu)先級(jí),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(wù)控制塊TCB的OSTCBX和OSTCBY中,其對(duì)應(yīng)的OSUnMapTbl的值保存在OSTCBBitY和OSTCBBitX變量中,以提高運(yùn)算速度。為了避免函數(shù)調(diào)用所帶來(lái)的額外開(kāi)銷,μC/OS直接用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)如下的三部分功能。
① 設(shè)置任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)
OSRdyGrp |= ptcb>OSTCBBitY;
OSRdyTbl[ptcb﹥OSTCBY] |= ptcb>OSTCBBitX;
② 設(shè)置任務(wù)退出就緒態(tài)。
y = OSTCBCur>OSTCBY;
OSRdyTbl[y] = ~OSTCBCur>OSTCBBitX;
if (OSRdyTbl[y] == 0) {
OSRdyGrp = ~OSTCBCur>OSTCBBitY;
}
③ 尋找最高優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)。以O(shè)SRdyGrp的值做偏移量,查OSUnMapTbl表,得到1個(gè)0到7的數(shù)Y,作為優(yōu)先級(jí)高3位,再根據(jù)Y的值,找出OSRdyTbl中對(duì)應(yīng)的字節(jié),并且再次查OSUnMapTbl表,得到1個(gè)0到7的數(shù)X,作為優(yōu)先級(jí)低3位的值,通過(guò)將Y左移3位再加上X的值,得到就緒任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)。
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
μC/OS的任務(wù)調(diào)度算法采用了以空間換時(shí)間的策略,將特定字節(jié)值的最低位1所在位的信息預(yù)先計(jì)算并保存到表中,運(yùn)行時(shí)通過(guò)查表快速得到;每個(gè)任務(wù)的TCB中除了保存優(yōu)先級(jí)信息本身外,還使用額外的4個(gè)字節(jié)保存優(yōu)先級(jí)的高低3位和對(duì)應(yīng)的OSUnMapTbl值,以避免運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算這幾個(gè)值所帶來(lái)的延遲。這些措施增加了系統(tǒng)ROM和RAM的開(kāi)銷。
評(píng)論