手把手,嘴对嘴,讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略(二)

本文主要是介绍手把手,嘴对嘴,讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略(二),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

继续......

if (ticks > 0u) {                            /* 延时参数是否为0 */OS_ENTER_CRITICAL();            /* 禁止中断 */y            =  OSTCBCur->OSTCBY;OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;if (OSRdyTbl[y] == 0u) {OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;OS_EXIT_CRITICAL();              /* 开启中断 */OS_Sched();}

在上一段代码中,出现了一个陌生的数组: OSRdyTbl[],跟踪这个变量可以找到它的定义,发现它仅仅是一个uint8型的数组,长度是8个。可以明确的告诉大家,这个数组很重要,应该算是任务优先级调度核心参数之一,与下面那个参数OSRdyGrp 合起来便可以作为任务就绪表。

※接下来需要讲UCOSII系统的任务优先级调度策略,这一段有些复杂,需要反复思考,查阅大量的资料。

UCOSII的优先级策略

UCOSII操作系统最大可以管理64个任务(255个的暂时不讨论),每个任务都有唯一的优先级,从0开始到64,数字越小优先级越高,越优先进行系统调用,为了方面管理和调度,系统把64任务的优先级进行了分组。每8个优先级为一组,一共8组。

举例:以前我上幼儿园的时候,我们小班有64个小朋友,每个小朋友都有自己的学号(从0到63),老师为了方面管理,把我们分成了8个小组(从0到7),每组8个小朋友……作为小朋友的我来说,当然不理解这样分组的意义,不过对于老师而言,这样做肯定是有用的。

下面是分组以后小朋友的坐席表:

当有一个名叫波波的小朋友的学号是12的时候,那他属于哪个组?看下图,当然是第1组,而且我的座位号排第5(8,9,10,11,12)

当一个任务的优先级确定了以后,那么它的组号和在组内的坐席号都是确定的,是永远不可能发生改变的,所以在任务创建之时,这些信息都可以完全决定下来,现在再回想那两句代码,意义是不是瞬间就明白了?

当一个任务被创建以后,他所属的组号必然就等于优先级的二级制的高3位,比如……下图:

根据上面那个图,那么这两句代码的意义也就很清楚了:

ptcb->OSTCBY             = (INT8U)(prio >> 3u);
ptcb->OSTCBX             = (INT8U)(prio & 0x07u);

就是根据任务的优先级,计算出组号和组内编号。

至于这两个数据有什么用,分组出来有什么意义?请在小朋友波波的带领下继续往下看。

刚才那个陌生的数组: OSRdyTbl[8]之所以被称为任务就绪表,是因为它里面保存的是当前所有任务的就绪状态,它的长度是8,每一个元素代表一个组,比如 OSRdyTbl[0]代表第0组, OSRdyTbl[1]代表第1组,OSRdyTbl[2]代表第2组……以此类推。由于它的数据类型是数据uint8,所以每一个元素中的每一个位(bit)代表组内的任务的就绪状态(1为就绪,0为未就绪)。

举例:

比如,当优先级为12 的任务就绪时,那么对应的OSRdyTbl[1]的第4位bit,绝对等于1……当整个系统中,当只有优先级为12的任务就绪,其他所有任务都没有就绪时,那么OSRdyTbl[1] 绝对等于0x10。

  再比如,当优先级为0 的任务就绪时,那么对应的OSRdyTbl[0]的第0位bit,绝对等于1……当整个系统中,当只有优先级为0的任务就绪,其他所有任务都没有就绪时,那么OSRdyTbl[0] 绝对等于0x01。

       再再比如,当优先级为63 的任务就绪时,那么对应的OSRdyTbl[7]的第8位bit,绝对等于1……当整个系统中,当只有优先级为63的任务就绪,其他所有任务都没有就绪时,那么OSRdyTbl[7] 绝对等于0x80。

       再再再比如,当优先级为0和1的任务就绪时,那么对应的OSRdyTbl[0]的第0位bit以及第1位bit,都绝对等于1……当整个系统中,当只有优先级为0和1的任务就绪,其他所有任务都没有就绪时,那么OSRdyTbl[0] 绝对等于0x03。

小朋友们,现在理解了吗?上面的话要认真理解,理解完后才可以继续往下看。

当一个任务进入延时函数后,这个任务首先要暂停/休眠(把自己的就绪状态取消),再要把CPU的执行权交给别的任务(把别的任务设置为就绪),这个过程也就是任务的切换。

然后现在我们可以继续读代码了:

if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */OS_ENTER_CRITICAL();y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;if (OSRdyTbl[y] == 0u) {OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */OS_EXIT_CRITICAL();OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */}

红色的那句代码所表达的意思,就是把当前任务的就绪表从1设置为0,从而使自身进入休眠状态。

当优先级为12的任务进入此地,那么OSTCBCur->OSTCBY和y必然等于1,OSTCBCur->OSTCBBitX必然等于0x10(他的座位号是第4),OSRdyTbl[1]在执行红色代码之前,肯定是等于0x10(假如当前只有12这一个就绪任务)。经过这样一个取反在相与的计算,直接就把OSRdyTbl[1]的第4位bit的清空了,也就是把就绪状态,设置成了未就绪状态。

if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */OS_ENTER_CRITICAL();y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;if (OSRdyTbl[y] == 0u) {OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */OS_EXIT_CRITICAL();OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */}

这一句代码,表示什么意思呢?

  OSRdyTbl[]数组中的每个元素都代表了8个优先级任务的状态,按照字面意思解读,如果OSRdyTbl[x] == 0x00  (二进制00000000),那么就表示,当前这个组里面,没有任何就绪的任务。

  跟踪变量OSRdyGrp ,可以找到它就是一个uint8型的数据,那么OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;这代码本身的意思无需多言,也就是清空这个数据的某个bit。

  OSRdyGrp 这个变量的作用是管理任务就绪组的组号,原理和OSRdyTbl[]数组差不多,这个拥有8个bit的变量,每一个bit代表一个组,只要这个组内有任何一个任务就绪,那么这个变量对应的bit位,就会置为1,只有该组内所有的任务都是未就绪的状态,对应的那个bit才会被清零,逻辑算法上是或的关系。

举例:

比如,系统中只有任务0就绪了,那么OSRdyGrp 便等于 0x01(二进制00000001)。

比如,系统中只有任务12就绪了,那么OSRdyGrp 便等于 0x02(二进制00000010)。

  比如,系统中只有任务63就绪了,那么OSRdyGrp 便等于 0x80(二进制10000000)。

       比如,系统中有任务0和任务1都就绪了,那么OSRdyGrp 便等于 0x01(二进制00000001)。

  比如,系统中有任务0和任务63都就绪了,那么OSRdyGrp 便等于 0x81(二进制10000001)。

回到代码,因为同一个组内的所有任务都是逻辑或的关系,所以在同一个组内的所有任务都没有就绪的情况下,才能把这个变量的对应bit位清空,只要有一个任务就绪,哪怕其余7个任务都没有就绪,也不能清空,这个if实现的就是这个功能。

总结一下这四个变量的意义:

ptcb->OSTCBY    :当前任务优先级所属于的分组(0~7),比如优先级为12的任务,这个变量应该就是1

ptcb->OSTCBX    :当前任务优先级在组内的序号,比如优先级为12的任务,这个变量应该就是4

ptcb->OSTCBBitY     :用于逻辑运算的二进制变量,当前任务优先级所属于的组号,在变量OSRdyGrp 中的所占的bit的偏移,比如优先级为12的任务,组号排在第一个位置,那么这个变量应该就是二进制00000010

ptcb->OSTCBBitX     :用于逻辑运算的二进制变量,当前任务优先级在组内的序号所占的bit偏移,比如优先级为12的任务,排在第五个位置,因此这个变量应该就是二进制00010000

现在理解这些变量的意义了吗?

if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */OS_ENTER_CRITICAL();y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;if (OSRdyTbl[y] == 0u) {OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */OS_EXIT_CRITICAL();OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */}

上面那一句代码的意思是,记录当前任务需要的延时时间(后面讲具体的实现机制),比如当我调用delay_ms(5000),那样记录的就是5000,但我调用delay_ms(100)记录的就是100,只不过单位可能不同,我这里写的毫秒,是因为我在系统的配置文件中把系统的节拍设置成了毫秒:

#define OS_TICKS_PER_SEC           1000u   /* Set the number of ticks in one second                        */                    

这个宏定义系统的滴答定时器,每一秒钟发生多少个节拍,我定义的是1000,所以每个节拍就是1ms,因此延时函数也是这个级别(其实这样不太好,因为节拍太密集,系统的负荷会很重,实际肯定会根据需要调整成稍微大一些的数)。

以上,进入延时函数的任务切换中,把当前任务的就绪状态设置为未就绪的流程就讲解完毕了,接下来讲解如何唤醒一个新的任务。

待续......

这篇关于手把手,嘴对嘴,讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略(二)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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