μC/OS的任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)方法及PowerPC上的優(yōu)化

　?、?設(shè)置任務(wù)退出就緒態(tài)。

　　y = OSTCBCur>OSTCBY;

　　OSRdyTbl[y] = ~OSTCBCur>OSTCBBitX;

　　if (OSRdyTbl[y] == 0) {

　　OSRdyGrp = ~OSTCBCur>OSTCBBitY;

　　}

　?、?尋找最高優(yōu)先級(jí)的就緒態(tài)任務(wù)。以O(shè)SRdyGrp的值做偏移量，查OSUnMapTbl表，得到1個(gè)0到7的數(shù)Y，作為優(yōu)先級(jí)高3位，再根據(jù)Y的值，找出OSRdyTbl中對(duì)應(yīng)的字節(jié)，并且再次查OSUnMapTbl表，得到1個(gè)0到7的數(shù)X，作為優(yōu)先級(jí)低3位的值，通過(guò)將Y左移3位再加上X的值，得到就緒任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)。

　　y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];

　　SPrioHighRdy = (INT8U)((y 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);

　　μC/OS的任務(wù)調(diào)度算法采用了以空間換時(shí)間的策略，將特定字節(jié)值的最低位1所在位的信息預(yù)先計(jì)算并保存到表中，運(yùn)行時(shí)通過(guò)查表快速得到;每個(gè)任務(wù)的TCB中除了保存優(yōu)先級(jí)信息本身外，還使用額外的4個(gè)字節(jié)保存優(yōu)先級(jí)的高低3位和對(duì)應(yīng)的OSUnMapTbl值，以避免運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)計(jì)算這幾個(gè)值所帶來(lái)的延遲。這些措施增加了系統(tǒng)ROM和RAM的開銷。

　　3 利用PowerPC“數(shù)出前導(dǎo)零數(shù)目”指令實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度

　　PowerPC是Motorola 、IBM和Apple三家公司于20世紀(jì)90年代初期聯(lián)合設(shè)計(jì)的32位CPU。Freescale(其前身是Motorola半導(dǎo)體部)發(fā)展了針對(duì)汽車電子的MPC5xx系列單片機(jī)及后續(xù)基于e200內(nèi)核的MPC5xxx系列單片機(jī);更高端的e500、e600內(nèi)核是用于通信領(lǐng)域的MPC6xxx、7xxx和8xxx系列。

　　下面對(duì)μC/OS任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的改進(jìn)和優(yōu)化是在MPC5554單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)的。

　　PowerPC處理器具有一條“數(shù)出前導(dǎo)零數(shù)目” 的指令cntlzw(count leading zero word)，可以以硬件指令方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)調(diào)度算法。這條指令也可用于圖像處理和算法加密的場(chǎng)合。該指令數(shù)出一個(gè)32位寄存器中前置零的數(shù)目，例如，返回0表示b0不為零，即沒(méi)有前導(dǎo)零;返回3表示b3不為零，b3位的前面從b0到b2共有3個(gè)零;返回32表示RS寄存器中所有的位都為零。(在PowerPC架構(gòu)中，最高位MSB表示為b0，低位MSB根據(jù)位寬表示為b7、b15或b31。)

　　利用這條指令，用匯編語(yǔ)言改寫尋找最高優(yōu)先級(jí)的就緒任務(wù)的函數(shù)，則不需要進(jìn)行循環(huán)移位判斷，可以直接從64個(gè)任務(wù)中找出優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)任務(wù)。代碼如下：

　　asm INT8U FindHighestRdyTask(void){

　　lisr5,OSRdyTbl@ha//讓r5寄存器指向OSRdyTbl[]

　　orir5,r5,OSRdyTbl@l

　　lwzr3,0(r5)//將OSRdyTbl[0]的值載入r3寄存器

　　cntlzwr3,r3//計(jì)算OSRdyTbl[0]中前導(dǎo)零數(shù)目

　　cmpi0,0,r3,32//判斷前32個(gè)任務(wù)是否就緒

　　bne __FindEnd//如果前導(dǎo)零數(shù)目為32，說(shuō)明前32個(gè)任務(wù)均未就緒，需要從后32個(gè)任務(wù)中尋找

　　lwzr4,4(r5)//將OSRdyTbl[1]的值載入r4寄存器

　　cntlzwr4,r4//計(jì)算OSRdyTbl[1]的前導(dǎo)零數(shù)目

　　addir3,r4,32//后32個(gè)任務(wù)需要加上偏移量

　　__FindEnd:

　　blr //返回值保存在r3寄存器中

　　}

　　在這段代碼中，首先判斷前32個(gè)任務(wù)是否有處于就緒態(tài)的，如果沒(méi)有的話，再對(duì)后32個(gè)任務(wù)進(jìn)行判斷。由于優(yōu)先級(jí)最低的空閑任務(wù)總是處于就緒態(tài)，所以后32個(gè)任務(wù)總能返回一個(gè)有效值。該代碼在前32個(gè)任務(wù)有就緒態(tài)時(shí)運(yùn)行7條指令，在前32個(gè)任務(wù)均沒(méi)有就緒時(shí)需要執(zhí)行10條指令;而μC/OS原有的代碼編譯出來(lái)的匯編程序，則需要運(yùn)行15條指令。

　　使用這個(gè)方法的另一個(gè)好處是不再需要使用256字節(jié)的OSUnMapTbl表，任務(wù)控制塊TCB也不需要使用OSTCBX、OSTCBY和OSTCBBitY、OSTCBBitX變量，每個(gè)ECB中也不再需要OSRdyGrp，這也減少了對(duì)ROM和RAM的占用。

　　4 改進(jìn)擴(kuò)展任務(wù)數(shù)的優(yōu)先級(jí)調(diào)度性能

　　當(dāng)對(duì)μC/OSII支持的任務(wù)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，按照μC/OSII原有的做法，需要按照高低字節(jié)分別查找OSUnMapTbl對(duì)照表。任務(wù)數(shù)為256時(shí)，尋找最高優(yōu)先級(jí)就緒任務(wù)的函數(shù)將需要運(yùn)行約35條指令。數(shù)出前導(dǎo)零數(shù)目的指令在這種情況下的作用將更加顯著，對(duì)于32位PowerPC處理器，精心設(shè)計(jì)的代碼可以做到僅需10條指令就將任務(wù)數(shù)擴(kuò)展到1024個(gè)。

　　此時(shí)OSRdyGrp擴(kuò)展為32位，OSrdyTbl擴(kuò)展成32個(gè)32位的數(shù)組。從OSRdyGrp得到的前導(dǎo)零數(shù)目，就是任務(wù)優(yōu)先級(jí)高5位的值，乘以4可以得到該字的相對(duì)偏移地址;在OSRdyTbl中，定義高位對(duì)應(yīng)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，低位對(duì)應(yīng)低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，則其前導(dǎo)零數(shù)目就是任務(wù)優(yōu)先級(jí)低5位的值，和高5位的值移位相加就得到完整的任務(wù)優(yōu)先級(jí)。通過(guò)將OSRdyGrp和OSRdyTbl定義成結(jié)構(gòu)體，利用結(jié)構(gòu)體首地址的相對(duì)尋址來(lái)分別讀取其數(shù)值，可以減少一次取地址的操作。

　　尋找最高優(yōu)先級(jí)就緒態(tài)的最終代碼如下：

　　typedef struct {//定義結(jié)構(gòu)體

　　INT32U Tbl[32];

　　INT32U Grp;

　　} OSTaskRdyBlock;

　　OSTaskRdyBlock OSRdy;//定義全局變量OSRdy

　　asm INT16U FindHighestRdyTask(void){

　　lisr5,OSRdy@ha//將OSRdy結(jié)構(gòu)體指針載入r5寄存器

　　orir5,r5,OSRdy@l