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本章教程为大家将介绍 RTX 操作系统支持的任务调度方式,抢占式,时间片和合作式,这部分算是
RTX 操作系统的核心了。 对于初学者来说,要一下子就能够理解这些比较困难些,需要多花些时间把这些
基本概念搞清楚,然后阅读下源码,深入理解实现方法。
RTX 支持的调度方式
RTX 操作系统支持三种调度方式:
抢占式调度
每个任务都有不同的优先级,任务会一直运行直到被高优先级任务抢占或者遇到阻塞式的 API 函数,
比如 os_dly_wait。
时间片调度
每个任务都有相同的优先级,任务会运行固定的时间片个数直到遇到系统阻塞式的 API 函数,比如
os_dly_wait。
合作式调度
每个任务都有相同的优先级,而且时间片调度要被禁止。 任务会一直的运行直到遇到阻塞式的 API 函
数,比如 os_dly_wait 或者用户调用函数 os_tsk_pass。
对于 RTX 操作系统而言,实际应用主要是抢占式调度和时间片调度,合作式调度用到的很少。
抢占式调度器基本概念
在实际的应用中,不同的任务需要不同的响应时间。例如,我们在一个应用中需要使用电机,键盘和
LCD 显示。电机比键盘和 LCD 需要更快速的响应,如果我们使用合作式调度器或者时间片调度,那么电
机将无法得到及时的响应,这时抢占式调度是必须的。
如果使用了抢占式调度,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
务被其它高优先级的任务抢占,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。如果是中断服务程序使一个高优先级的任务进入就绪态,中断完成时,
被中断的任务被挂起,优先级高的那个任务开始运行。
使用抢占式调度器,使得最高优先级的任务什么时候可以执行,可以得到 CPU 的控制权是可知的,
同时使得任务级响应时间得以最优化。
总的来说,学习抢占式调度掌握最关键的一点是:抢占式调度器会为每个任务都分配一个优先级,调
度器会激活就绪任务中优先级最高的任务,并运行任务就绪列表里面优先级最高的那个任务。
时间片调度器基本概念
在小型的嵌入式 RTOS 中,最常用的的时间片调度算法就是 Round-robin 调度算法。这种调度算法
可以用于抢占式或者合作式的多任务中,时间片调度适合用于不要求任务实时响应的情况下。
实现 Round-robin 调度算法需要给同优先级的任务分配一个专门的列表,用于记录当前就绪的任务,
并为每个任务分配一个时间片(也就是需要运行的时间长度,时间片用完了就进行任务切换)。
RTX 时间片调度器的实现
在 RTX 操作系统中只有同优先级任务才会使用时间片调度,另外还需要用户在配置向导中使能时间片调度。
Round-Robin Task switching
选择是否使能时间片调度,选上单选框表示使能时间片调度,取消单选框表示不使用时间片调度。
Round-Robin Timeout [ticks]
范围 1 – 1000。
表示时间片的大小,单位是系统时钟节拍个数。
(注:时间片调度需要相同的任务优先级)
合作式调度器基本概念
RTX 中设计的合作式调度器比较简单,实战意义不大,用户作为了解即可,项目中没有必要采用这种
调度方式的任务设计,这个也是官方的意思。 原话是这么说的:For most applications, this(Round Robin
Pre-emptive Scheduling) is the most useful option and you should use this scheduling scheme
unless there is a strong reason to do otherwise。
对于同优先级的任务,如果用户将 RTX 系统配置向导中时间片调度关闭后,这些同优先级的任务就是
在合作式调度器的作用下运行。 其表现出来的效果就是这些同优先级的任务会依次执行,每个任务会一直
执行直到遇到阻塞式 API 函数或者函数 os_tsk_pass ()就会切换到下个任务,这就是 RTX 中所说的合作式
调度器。
RTX 合作式调度器的实现
如果用户打算使用合作式调度器必须在 RTX 的配置向导中将时间片调度关闭并且这些任务必须是同
优先级的。
下面我们通过如下的框图来说明一下合作式调度在 RTX 中的运行过程,让大家有一个形象的认识。
使用合作式调度必须禁止时间片调度,切记。
这个章节的练习在之前其实已经做过了,就不在演示了。合作式调度我们不考虑在工程中使用。