μC/OS優(yōu)先級調(diào)度機制在PowerPC上的優(yōu)化解析
μC/OS是Jean J.Labrosse開發(fā)的實時多任務(wù)內(nèi)核,最初是為Motorola 8位處理器68HC11寫的。在后來的相關(guān)著作中,作者將代碼移植到了PC上,以便于更多的讀者學(xué)習(xí)。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(lǐng)域非常有影響力的RTOS。然而,由于該實時內(nèi)核是為8位CPU設(shè)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(wù)調(diào)度
一個基于優(yōu)先級的實時多任務(wù)內(nèi)核的任務(wù)調(diào)度機制需要實現(xiàn)下面三個核心的處理功能:
◆ 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)先級的就緒態(tài)任務(wù)。
在32位機上運行64個任務(wù),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(wù)就緒態(tài)向量;每一位表示對應(yīng)優(yōu)先級的任務(wù)是否處于就緒態(tài),例如OSRdyTbl [0]的第4位為1表示優(yōu)先級為4的任務(wù)處于就緒態(tài)。構(gòu)造如下的三個函數(shù),用來完成設(shè)置任務(wù)就緒、取消任務(wù)就緒和尋找當(dāng)前最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)。
void SetTaskRdyBit(INT8U Prio){/*設(shè)置任務(wù)就緒態(tài)*/
if(Prio>32) OSRdyTbl [1] |= (1 << (63?Prio) );
else OSRdyTbl [0] |= (1 << (31?Prio) );
}
void ClrTaskRdyBit(INT8U Prio){ /*取消任務(wù)就緒態(tài)*/
if(Prio>32) OSRdyTbl[1] &= ~(1 << (63?Prio) );
else OSRdyTbl[0] &= ~(1 << (31?Prio) );
}
INT8U FindHigheSTRdyTask(void){ /*尋找最高優(yōu)先級的就緒態(tài)任務(wù)*/
INT32U temp;//中間變量
INT8Uprio=0;
if(OSRdyTbl[0] != 0){
temp = OSRdyTbl[0];//就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級最高者在OSRdyTbl[0]中
}
else{
temp = OSRdyTbl[1]; //就緒態(tài)任務(wù)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(wù)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(jìn)。通過這樣的原理性函數(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)先級就緒態(tài)任務(wù)的函數(shù)調(diào)用頻率高,其執(zhí)行時間直接影響內(nèi)核的任務(wù)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(wù)的代碼,隨當(dāng)前就緒任務(wù)的優(yōu)先級不同,其循環(huán)次數(shù)也不同,導(dǎo)致其運行時間不確定。