ucOS學(xué)習(xí)筆記(2)——多任務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的
加入技術(shù)交流群
關(guān)于多任務(wù)實(shí)現(xiàn)我們就不得不談一談一段程序運(yùn)行的上下文。所謂程序運(yùn)行的上下文就是指一段代碼(一般以函數(shù)為基本單位)運(yùn)行過(guò)程中需要使用到的資源，這個(gè)資源被我稱之為上下文。這些資源包括當(dāng)前系統(tǒng)的基本工作寄存器，函數(shù)使用到的零時(shí)變量，全局變量等等。當(dāng)這些資源被給定后我們無(wú)論在何時(shí)去執(zhí)行一個(gè)給定的地址開(kāi)始的代碼都將得到完全相同的結(jié)果。下邊以具體代碼為例講解該過(guò)程，以下代碼get_val為一個(gè)計(jì)算1到10累加和的函數(shù)，C代碼如下：
要了解上下文信息我們需要查看匯編代碼，匯編代碼如下：unsigned char get_val(void){unsigned char i = 0;unsigned char temp = 0;for(i = 0; i < 10; i++)temp += i;return temp;}
get_val:
查看匯編代碼我們發(fā)現(xiàn)該函數(shù)使用的系統(tǒng)資源僅僅為累加器A，寄存器R7，R6。因此在任何時(shí)間我們離開(kāi)該函數(shù)，只要在重新執(zhí)行函數(shù)時(shí)恢復(fù)離開(kāi)時(shí)的上下文，那么函數(shù)執(zhí)行完畢都能夠得到正確的結(jié)果。例如當(dāng)執(zhí)行到C:0x0008處(0008指令還沒(méi)有被執(zhí)行),此時(shí)我們由于某種原因改變了PC的值指向了代碼段Q(操作系統(tǒng)稱這一過(guò)程為任務(wù)切換)，當(dāng)Q代碼段執(zhí)行完畢后再次返回到0008處執(zhí)行，此時(shí)如果恢復(fù)R7，R6，和A那么我們將得到一致的結(jié)果。C:0x0003 E4 CLR AC:0x0004 FF MOV R7,AC:0x0005 FE MOV R6,AC:0x0006 EF MOV A,R7C:0x0007 2E ADD A,R6C:0x0008 FE MOV R6,AC:0x0009 0F INC R7C:0x000A BF0AF9 CJNE R7,#0x0A,C:0006C:0x000D AF06 MOV R7,0x06C:0x000F 22 RET
操作系統(tǒng)就是通過(guò)在改變PC時(shí)保存當(dāng)前上下文并裝載目標(biāo)PC處的上下文的方式實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。當(dāng)然，操作系統(tǒng)所進(jìn)行的上下文保存就并不只是保存R6，R7了，它不會(huì)根據(jù)哪個(gè)具體的任務(wù)是用了哪些具體資源而保存這個(gè)任務(wù)，它會(huì)采用一個(gè)統(tǒng)一的方式把任何任務(wù)可能是用到的任何資源都保存起來(lái)，雖然這樣浪費(fèi)了系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間但是它缺保持了任務(wù)切換的統(tǒng)一性和簡(jiǎn)單性。
在保存上下文時(shí)有幾個(gè)需要注意的問(wèn)題：
1.是否保存獨(dú)占資源的上下文？比如系統(tǒng)當(dāng)前一共有20個(gè)任務(wù)，只有任務(wù)8使用定時(shí)器2，那么在保存上下文時(shí)需要保存定時(shí)器2的相關(guān)配置么？
2.保存上下文時(shí)不會(huì)保存全局變量，因?yàn)槿肿兞勘旧砭褪怯脕?lái)傳遞信息用的，允許在其他地方被改變從而帶給當(dāng)前程序信息。
3.函數(shù)內(nèi)部的零時(shí)變量不需要保存上下文，因?yàn)樵撟兞繒r(shí)被存儲(chǔ)到函數(shù)自身的棧上的。
這樣系統(tǒng)根據(jù)某一種機(jī)制在特定時(shí)刻保存當(dāng)前上下文切換的目標(biāo)代碼執(zhí)行實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)，這種機(jī)制被稱為任務(wù)調(diào)度算法。 ucOS通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度：中斷和任務(wù)調(diào)用等待函數(shù)。 中斷又包括系統(tǒng)tick中斷和其他任務(wù)中斷。
評(píng)論