时间片轮询多任务操作系统

•TN_OS_TASK_HANDLE tnOsTaskCreate(void (*pfuncTask)(void),
•
idata unsgined char *pucStk)
•{
•TN_OS_TASK_HANDLE thRt;
• 通常，为了提高可移植性，采用一个宏或函数来
•
•for •
(tEihfRA(_t=_编8=G000;t写C;cbt5hT实1Ra系ts现k<s列[T开thNR单_中tO].片Su断c_TM机和aAs，kX关S_t故aT中tA=直S断=K_接S程_;T使tN序hR_用Tt。+A+“S由)K{E_于AFLT=G0i_n”Dy和EOL“S)5{E1A仅=适1”合。// 禁止中断
•与任务控制块相关代码：
•#define __TN_TASK_FLG_DEL •#define __TN_TASK_FLG_RDY •#define __TN_TASK_FLG_DLY
0x00 0x01
0x02
// 任务被删除 // 任务就绪 // 任务延时
•struct tn_os_tcb {
• jmp_buf
时钟节拍处理函数
无
tnOsTwenku.baidu.commeTick()
• 提供操作系统的一种基本服务——延时服务，延 时以时钟节拍为单位。
• 在TinyOS51中，时钟节拍中断由用户实现，在时 钟节拍中断处理函数中调用tnOsTimeTick()。
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时间片轮询多任务操作系统
资源配置与示例
• 全局变量定义
•static idata unsigned char __GucTaskStk[2][32];
时间片轮询多任务操作系统
创建任务函数tnOsTaskCreate()
• 由于tnOsTaskCreate()要操作TCB，而时钟节拍中断中也要操作TCB，因 此tnOsTaskCreate()中操作TCB的代码为临界区代码，要避免被时钟节拍中断 打断。
• TinyOS51中采用开/关中断的方式解决此问题。
•t
•任务的运行时间
•t
•时间片轮询系统中任务运行情况
• 在时间片轮询操作系统中，CPU的执行时间被划分为若干时间 片，然后让处于就绪状态的任务，按顺序轮流占用CPU。当时间片 用完时，即使任务未执行完，系统也剥夺此任务的CPU使用权力。
•所有任务相同对待，分时运行。
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时间片轮询多任务操作系统
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时间片轮询多任务操作系统
TinyOS51从V1.0到V1.1的改变
•TinyOS51 V1.0和TinyOS51 V1.1的API不同点
TinyOS51 V1.0
TinyOS51 v1.1
任务调度函数 任务延时函数
tnOsSched() 无
__tnOsSched() tnOsTimeDly()
•1 •时间片轮询
•2 •优先级调度
•3 •带优先级调度的时间片轮
询
• 这种调度算法情况较复杂，类型 较多，自己去学习了解。
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时间片轮询多任务操作系统
任务切换时机
•使用时间片轮询调度的操作系统中，会在两种下进行任务切换。
•1 •任务主动请求调度
• 任务在调用操作系统提供的“管理”类服 务（如删除任务等）和“等待”类服务（如延 时、获取信号量、等待消息等）时，会主动请 求调度。
调度算法
•1 •时间片轮询 •2 •优先级调度
•任务A •+ 低优先级 •任务B •+ 中优先级 •任务C •+ 高优先级
•3 •带优先级调度的时间片轮询
•t
•高优先级任务先运行
•t
•高优先级任务抢占低优先级任务
•不同任务不同对待，优先级高任务的先运行。
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时间片轮询多任务操作系统
调度算法
时间片轮询多任务操作 系统
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2020/11/16
时间片轮询多任务操作系统
目录
•1 •概述 •2 •整体规划 •3 •任务控制块 •4 •内部变量初始化 •5 •创建任务 •6 •启动多任务环境
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•7 •任务调度 •8 •时钟节拍中断 •9 •longjmpInIsr() •10 •任务延时 •11 •删除任务
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时间片轮询多任务操作系统
目录
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•2 •整体规划 •3 •任务控制块
•4 •内部变量初始化
•5 •创建任务 •6 •启动多任务环境
时间片轮询多任务操作系统
tnOsInit()
• 由于TCB增加了一个uiTicks，则在tnOsInit()中进行初始化。
•OS初始化函数代码：
时间片轮询多任务操作系统
协作式多任务系统
• 协作式多任务系统中，任务切换需正在运行的任务主动让出CPU，这不 仅带来一些安全隐患，而且使程序设计相当的复杂。
•任务调度交给操作系统，引入调度算法
•任务 调度
•任务
•安全 •如果一个任务死掉，势必
性
造成整个系统死掉。
•复杂 性
•运行的任务难以得知其他任 务状态，任务切换时机难以把
•
setTaskJmp(pfuncTask, pucStk, __GtcbTasks[thRt].jbTaskContext);
•
__GtcbTask[thRt].ucTaskStat = __TN_TASK_FLG_RDY;
•
EA = 1;
// 允许中断
•
return thRt;
•
}
•
EA = 1;
•
__GtcbTasks[thTask].uiTicks = 0;
// 设置初值
•}
•
• __GthTaskCur = 0;
// 初始运行0号任务
•}
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时间片轮询多任务操作系统
目录
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•3 •任务控制块 •4 •内部变量初始化
•5 •创建任务
•6 •启动多任务环境 •7 •任务调度
握。
•协作式多任务系统的特点
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时间片轮询多任务操作系统
调度算法
•1 •时间片轮询 •2 •优先级调度 •3 •带优先级调度的时间片轮
询
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时间片轮询多任务操作系统
调度算法
•1 •时间片轮询
•任务A •任务B •任务C
•2 •优先级调度
•3 •带优先级调度的时间片轮询
•时间片长度Δt一般为1～10ms
•2 •分配给任务的时间片已到
• 操作系统采用一个周期性的中断来管理时 间片，在这个中断服务函数中，判断运行的任 务是否用完了时间片。
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时间片轮询多任务操作系统
目录
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•1 •概述
•2 •整体规划
•3 •任务控制块 •4 •内部变量初始化
时间片轮询多任务操作系统
时间片轮询操作系统规划
jbTaskContext;
• unsigned char ucTaskStat;
• unsigned int uiTicks;
•};
•typedef struct tn_os_tcb TN_OS_TCB;
// 任务上下文 // 任务状态 // 任务延时时间
•static data TN_OS_TCB __GtcbTasks[TN_OS_MAX_TASKS]; // 任务控制块数组
•void tnOsInit (void) •{ • TN_OS_TASK_HANDLE thTask;
// 操作的任务
• for (thTask = 0; thTask < TN_OS_MAX_TASKS; thTask++) {
•
__GtcbTasks[thTask].ucTaskStat = __TN_TASK_FLG_DEL; // 任务初始处于删除状态
➢•
• • •
如是uiT果否ic处ukiisfT于来(i_c延__i判kfG_s(G时不断t_c_tbc状G为任Tb_taTc_态s0务abGks，Tsk。t是[acsts则b[hkt这否TThsauaT[s是ts超aihkTksTs]ki因时[.ca]uts.hkiuk为T。Tsi]Tia.-cusT-ikcki，iTsk]n.is!uyc即-=ck-O;Ts0缩aS)=s{5=k短S10t延更)at{时高|=时的_间版_T。本N_未具TA使有SK用超_//F任时缩LG务功短_R状能延D时态，Y时;标需间志要判使断用任务
• void tnOsStart (void)
•{
•
EA = 1;
•
longjmp (__GtcbTask[0].jbTaskContext);
•}
•tnOsInit()中__GthTaskCur = 0， •即当前运行任务为0号任务。
// 允许中断 // 执行0号任务
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时间片轮询多任务操作系统
•协作式 •多任务系
统
•TinyOS51 V1.0
•时间片轮询 调度算法
•时间片轮询 多任务
•操作系统
•TinyOS51 V1.1
• TinyOS51 V1.1采用最简单的时间片轮询调度算法，在每个时钟节拍中 断时调度，即分配给任务的时间片为一个时钟节拍。
• 这样，在任务控制块中不仅不需要保存时钟任务剩余的时钟节拍，而 且也不必编写计算任务的剩余时间和设置任务时间片的代码。
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•••••即 •••••v{oi••••••••••d/v{}****TTTTTEwtoa/MLHRF一_iThs••••••••d_k00/v{}0i00***O*lG个}t0oewa/_(D用并isu••••••••••v(d_h简k1/v{coG****i*===户调t=t1=)=olTini/_单eu(dm231i{a0(O011vd_0实用c)...T(s;x;e;oG的x1Ts初创启tttkmMr0innnT0)a现tu0d00nOOOa任0si{O始建动cI)+m;kiO;S时Tsssn+D0务ITTeRa(化任系sn。+vT钟aasT(&i+，kossvit系务统ickk(0i;mo节)dk0CC无+i;统)(dex+rr拍)T)Fee;限/;/////aa//0i_//中ctt)_中循初初eeki((|断(ntt断0环始始)aat。xess服kkr。0中化化r011务u,,;让时tpi__函tm1__钟GGe数r节uu0，cc，拍TTaasskkSSttkks[1[0])];;
•static unsigned char
__GucTask0;
•static unsigned char
__GucTask1;
• 函数实现
•// 分配任务堆栈 •// 任务0测试变量 •// 任务1测试变量
任务函数 •task0()和task1() 时钟节拍中断服务函数 •timer0ISR() main函数 •main()
目录
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•5 •创建任务 •6 •启动多任务环境
•7 •任务调度
•8 •时钟节拍中断 •9 •longjmpInIsr()
时间片轮询多任务操作系统
__tnOsSched()
• 任务调度函数__tnOsSched()中也要操作TCB，因此也需要加入开/关中 断代码包含临界区。另外，__tnOsSched()不再提供给任务直接调用，仅供内 部调用，因此添加前缀“__”。
• } • tnOsStart();
•}
•}
时间片轮询多任务操作系统
目录
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•1 •概述 •2 •整体规划
•3 •任务控制块
•4 •内部变量初始化 •5 •创建任务
时间片轮询多任务操作系统
任务控制块
• TinyOS51 V1.1增加了延时服务功能，因此，在TCB中增加了一个记录 时间的成员uiTicks。
时间片轮询多任务操作系统
时钟节拍中断
• 大多数操作系统中的延时管理和中断服务程序中的任务切换功能，分 别是用两个函数实现的，由于TinyOS51 V1.1是纯粹的时间片轮询操作系统， 非时钟节拍中断的中断服务程序不进行任务切换操作，因此将二者合二为一。
•1 •延时管理 •2 •任务切换
•for (thTask = 0; thTask < TN_OS_MAX_TASKS;thTask++) {
// 允许中断
•}
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时间片轮询多任务操作系统
目录
PPT文档演模板
•4 •内部变量初始化 •5 •创建任务
•6 •启动多任务环境
•7 •任务调度 •8 •时钟节拍中断
时间片轮询多任务操作系统
tnOsStart()
• 在TinyOS51 V1.1中，如果不允许中断，则时钟节拍中断服务程序不会 运行，因此，在tnOsStart()中增加允许中断的代码。
•tnOsSched()
•TinyOS51 V1.0
•保护临界资源
•开/关中断代码
•__tnOsSched()
•TinyOS51 V1.1
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时间片轮询多任务操作系统
目录
PPT文档演模板
•6 •启动多任务环境 •7 •任务调度
•8 •时钟节拍中断
•9 •longjmpInIsr() •10 •任务延时