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6ucos2嵌入式实时操作系统.ppt


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文档列表 文档介绍
6ucos2嵌入式实时操作系统
RTOS的特点
支持异步事件的响应
中断和调度任务的优先级机制
支持抢占式调度
确定的任务切换时间和中断延迟时间
支持同步
前/后台系统
前/后台系统是嵌入式实时系统的主PU的使用权时,那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。
基于优先级的内核有两种类型:不可剥夺内核
和可剥夺型内核。
不可剥夺型内核
要求每个任务主动放弃cpu的使用权。
不可剥夺型内核的优点
响应中断快
使用不可剥夺型内核时,任务级响应时间
比前/后台系统快得多。此时的任务级响应
时间取决于最长的任务执行时间。
几乎不需要使用信号量保护共享数据
运行着的任务占有CPU,而不必担心被别
的任务抢占。但这也不是绝对的,在某种情
况下,信号量还是用得着的。处理共享I/O
设备时仍需要使用互斥型信号量。
不可剥夺型内核的缺点
不可剥夺型内核最大缺陷在于其响应时间,即响应高优先级的任务慢。
不可剥夺型内核任务级响应时间要大大好于
前/后台系统,但仍是不可知的,商业软件几乎
没有不可剥夺型内核。
可剥夺型内核
最高优先级的任务一旦就绪,总能得到CPU的控制权。
当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态,当前任务的CPU使用权就被剥夺了,或者说被挂起了,那个高优先级的任务立刻得到了CPU的控制权。如果是中断服务子程序使一个高优先级的任务进入就绪态,中断完成时,中断了的任务被挂起,优先级高的那个任务开始运行。
说明
使用可剥夺型内核,最高优先级的任务什么时候可以执行,何时可以得到CPU的控制权,这些是可知的,使得任务级响应时间得以最优化。
使用可剥夺型内核时,应用程序不应直接使用不可重入型函数。调用不可重入型函数时,要满足互斥条件,这一点可以用互斥型信号量来实现。如果调用不可重入型函数时,低优先级的任务的CPU使用权被高优先级任务剥夺,不可重入型函数中的数据有可能被破坏。
可剥夺型内核总是让就绪态的高优先级的任
务先运行,中断服务程序可以抢占CPU。
μC/OS-Ⅱ以及大多数的商业的实时内核都是
可剥夺型内核 。
可重入型函数
可重入型函数可以被一个以上的任务调用,而不必担心数据的破坏。可重入型函数任何时候都可以被中断,一段时间以后又可以运行,而相应数据不会丢失。
可重入型函数或者只使用局部变量,即变量保存在CPU寄存器中或堆栈中。如果使用全局变量,则要对全局变量予以保护。
可重入型函数的例子
程序清单 (可重入型函数)
void swap(int *x, int *y)
{
int Temp;
Temp = *x;

*x = *y;

*y = Temp;
}
不可重入型函数的例子
程序清单 (不可重入型函数)
int Temp;
void swap(int *x, int *y)
{ Temp = *x;
*x = *y;

*y = Temp;
}
把Temp定义为局部变量;
调用函数之前关中断,调用后再开中断;
用信号量禁止该函数在使用过程中被再次调用。
使函数具有可重入性的方法:
任务优先级
任务优先级
每个任务都有优先级。任务越重要,赋予的
优先级越高,对大多数内核而言,优先级是由
用户决定的。
静态优先级
应用程序执行过程中诸任务优先级不变,则
称之为静态优先级。在静态优先级系统中,诸
任务以及它们的时间约束在程序编译时是已知
的。
动态优先级
应用程序执行过程中,任务的优先级是可变的,则称之为动态优先级。 实时内核应当避免出现优先级反转问题。
优先级反转
优先级反转
为防止优先级反转,内核能自动变换任务
的优先级,这叫做优先级继承
优先级反转
优先级继承
任务优先级分配
任务优先级分配
实时系统大多综合了软实时和硬实时这两种需求。软实时系统只是要求任务执行得尽量快,并不要求在某一特定时间内完成。硬实时系统中,任务不但要执行无误,还要准时完成。
单调执行率调度法RMS(Rate Monotonic Scheduling),用于分配任务优先级。这种方法基于任务执行的次数(或称任务的执行率),执行最频繁的任务优先级最高。
单调执行率调度法
RMS做了一系列假设:
所有任务都是周期性的;
任务间不需要同步,没有共享资源,没有任务间数据交换等问题;
CPU必须总是执行那个优先级最高且处于就绪态的任务。换句话说,须使用优先级调度法。
RMS定理
∑(Ei/Ti)≤ n(21/n

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  • 时间2022-05-20