uCOS-II優(yōu)先級任務調(diào)度在PowerPC上的移植和優(yōu)化
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1 基于優(yōu)先級的任務調(diào)度
一個基于優(yōu)先級的實時多任務內(nèi)核的任務調(diào)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。
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(nèi)核的任務調(diào)度。
尋找最高優(yōu)先級就緒態(tài)任務的函數(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(diào)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(diào)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﹥OSTCBY] |= ptcb>OSTCBBitX;
② 設置任務退出就緒態(tài)。
y = OSTCBCur>OSTCBY;
OSRdyTbl[y] = ~OSTCBCur>OSTCBBitX;
if (OSRdyTbl[y] == 0) {
OSRdyGrp = ~OSTCBCur>OSTCBBitY;
}
③ 尋找最高優(yōu)先級的就緒態(tài)任務。以OSRdyGrp的值做偏移量，查OSUnMapTbl表，得到1個0到7的數(shù)Y，作為優(yōu)先級高3位，再根據(jù)Y的值，找出OSRdyTbl中對應的字節(jié)，并且再次查OSUnMapTbl表，得到1個0到7的數(shù)X，作為優(yōu)先級低3位的值，通過將Y左移3位再加上X的值，得到就緒任務中優(yōu)先級最高的那個。
y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
μC/OS的任務調(diào)度算法采用了以空間換時間的策略，將特定字節(jié)值的最低位1所在位的信息預先計算并保存到表中，運行時通過查表快速得到；每個任務的TCB中除了保存優(yōu)先級信息本身外，還使用額外的4個字節(jié)保存優(yōu)先級的高低3位和對應的OSUnMapTbl值，以避免運行時實時計算這幾個值所帶來的延遲。這些措施增加了系統(tǒng)ROM和RAM的開銷。
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