基于时间片轮询的操作系统

在系统中，每个进程被分配一个时间段，称作时间片，即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时，进程还在运行，则 CPU 将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则 CPU 当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。

时间片轮询调度中有趣的一点是如何确定时间片的长度。从一个进程切换到另一个进程是需要一定时间的，因为要保存和装入寄存器值及内存映像等保护现场的工作，更新各种表格和队列等。假如进程切换，有时称为上下文切换，需要的时间为 5 毫秒，再假设时间片长度设定为 20 毫秒，则在做完 20 毫秒有用的工作之后， CPU 将花费 5 毫秒来进行进程切换。 CPU时间的 20% 被浪费在了管理开销上。进程切换时间一定的情况下，如果时间片长度设定的越小时，这种浪费更明显。所以，时间片长度与 CPU 利用率是一对不可调和的矛盾，必须处理好它们之间的关系。为了提高 CPU 效率，我们可以将时间片的长度设的大一些，这时浪费的时间只有就会相对减小。但在一个分时系统中，各个任务对时间片长度的要求是不一致的。例如在一个系统中，可能要求每秒钟更新一下显示内容，每几十毫秒要扫描一下按键，每几毫秒要检测一下串口缓冲区等……可见，各个任务对时间的依赖程度是不一样的。如果时间片设得太长，某些对实时性要求高的任务可能得不到执行，使得系统的实时性变差。总之，时间片的设定应满足对实时性要求最高的那个任务，这样才能确保每个任务都可以及时得到执行而不被错过。

要在一个单片机系统中实现时间片轮询调度，需要依照以下的步骤: 2 确定任务总数及各个任务实对时间实时性的要求2 根据任务对时间的要求，确定时间片的长度 2 估算执行每个任务所花费的时间，确保任务能够在时间片的长度内执行完毕2 如果任务较大，时间片不足于让任务执行完，此时可细化该任务在下面的代码片段中，共有4 个任务需要执行，其中串口对实时性的要求最高。串口采用的波特率为2400Baud ，8 位数据，无校验，1 个停止  位。所以传输1 字节数据所需时间为：4.17ms ，故将时间片长度设定在4ms 是合理的。单片机主机系统的时间片处理函数如下所示