應對無線多媒體挑戰(zhàn)(05-100)

　　一個RTXC/SS線程是按C函數(shù)編程的,但實體中不設上下文關系,當它將處理器控制返還給調度表時也不存放任何參數(shù)。不設上下文關系使從進度表至線程這一過程十分迅速,具備在要求的操作期限內完成響應的明顯優(yōu)點。在線程的執(zhí)行周期內,它不能直接等待一個系統(tǒng)事件。不設上下文關系和不能被阻斷是區(qū)別線程和任務的兩個主要屬性。

　　由于線程沒有上下文關系,必須在它實體內完成所需全部數(shù)據(jù)的初始化。當操作后,線程返回調度表不帶返回,也不在堆棧中留下任何運算數(shù)據(jù)。

　　線程存在于用戶定義的優(yōu)先級內。用戶可以定義多個優(yōu)先級,較高優(yōu)先級的線程能搶占在較低優(yōu)先級執(zhí)行的線程。要是處于同一優(yōu)先級,那么就不能搶占正在執(zhí)行的線程,在調度表準予它控制處理器前只能等待當前的線程完成執(zhí)行周期。

　　RTOS工具的基本特性是如何管理堆棧,這是它的傳統(tǒng)。RISC RTOS 通常支持多個堆棧(OS1個,每個任務各1個,管理程序和用戶堆棧)、而DSP RTOS 只管理單個堆棧。這是由于DSP系統(tǒng)中任務/線程的數(shù)量少且同步事項相對簡單,因而單堆棧實現(xiàn)是最高效率的,也是相對安全的。

　　多堆棧實現(xiàn)

　　與單堆棧RTOS不同,控制RTOS使用多堆棧,這樣可為大量的任務提供分離和控制。由于堆棧必須在上下關系切換時間或發(fā)生中斷時交換,因此它的效率不高。然而,堆棧在一個特定任務內多少有點獨立的,與RTOS保持分離,即便是某些任務失敗時也還要繼續(xù)進行下去。

　　這類RTOS涉及更多的設計復雜性,應用開發(fā)人員通常自己不編寫,而是傾向于購買現(xiàn)成的多堆棧RTOS。由于市場需求量大,很多RTOS供應商,包括Wind River、Enea、 Green Hills、Quadros等都提供多驅動、多堆棧RTOS。

　　多堆棧內核程序(圖2)既是傳統(tǒng)的,又是靈活的一種多任務內核體系結構,旨在下列應用中使用：通信、汽車、過程控制以及儀表系統(tǒng)。

　　這種體系結構對需要快速中斷響應時間和在任務間快速而又確定的切換的系統(tǒng)是十分理想的。每個任務都有自己的堆棧,讓它與系統(tǒng)事件同步;它清空系統(tǒng)堆棧,供處理內核服務程序以及中斷服務例行程序使用。

　　每個堆棧都具有自己的優(yōu)先權,缺省的任務調度策略是根據(jù)優(yōu)先權來搶先的。多堆棧調度表將處理器控制權指定給準備運行的最高優(yōu)先權任務。當較高優(yōu)先權任務準備運行而低優(yōu)先權任務控制著處理器時,調度表會搶占低優(yōu)先權任務,將處理器控制權授予較高優(yōu)先權任務中的一個。除了搶先調度安排,對同等優(yōu)先權任務,內核程序還支持循環(huán)配置和時間分片調度。某些堆棧RTOS允許使用有別于時間的其它變量,讓時間分片成為制約任務執(zhí)行持續(xù)時間的通用解決方案。

　　在很多多堆棧環(huán)境中,除了任務還有3種附加代碼實體：內核服務API、內核服務程序以及中斷服務例行程序。任務和中斷服務例行程序執(zhí)行應用要求的操作,并通過它們相關聯(lián)的API功能調用內核服務程序來影響系統(tǒng)的行為。

　　多堆棧內核程序支持內核目標代碼的類別,而內核服務程序支持這些目標代碼。設置目標代碼是為：任務同步、傳送數(shù)據(jù)、管理事件與計數(shù)器、報警、管理內存以及專用實體訪問。憑借系統(tǒng)設計知識,系統(tǒng)開發(fā)人員可用實用程序來選擇目標代碼類別以及它們的屬性,以便調整代碼的大小和滿足應用要求最佳配置的內核特性。多堆棧內核程序的規(guī)模是隨它最初定位的應用而變化的,通常RTXC多堆棧RTOS在4.5KB與20KB這間,這取決于處理器和編釋器的效率。

　　圖2 典型的多堆棧RTOS體系結構