手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（二）

时间：2022-07-20 20:04:18

 

 继续……

if (ticks > 0u) {                            /* 延时参数是否为0 */
        OS_ENTER_CRITICAL();　　　　　　　　　　　　/* 禁止中断 */
        y            =  OSTCBCur->OSTCBY;
        OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;
        if (OSRdyTbl[y] == 0u) {
            OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;
        }
        OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;
        OS_EXIT_CRITICAL();　　　　　　　　　　    /* 开启中断 */
        OS_Sched();
    }

在上一段代码中，出现了一个陌生的数组： OSRdyTbl[]，跟踪这个变量可以找到它的定义，发现它仅仅是一个uint8型的数组，长度是8个。

可以明确的告诉大家，这个数组很重要，应该算是任务优先级调度核心参数之一，与下面那个参数OSRdyGrp 合起来便可以作为任务就绪表。

※接下来需要讲UCOSII系统的任务优先级调度策略，这一段有些复杂，需要反复思考，查阅大量的资料。

UCOSII的优先级策略

UCOSII操作系统最大可以管理64个任务（255个的暂时不讨论），每个任务都有唯一的优先级，从0开始到64，数字越小优先级越高，越优先进行系统调用，为了方面管理和调度，系统把64任务的优先级进行了分组。

每8个优先级为一组，一共8组。

举例：

　　以前我上幼儿园的时候，我们小班有64个小朋友，每个小朋友都有自己的学号（从0到63），老师为了方面管理，把我们分成了8个小组（从0到7），每组8个小朋友……作为小朋友的我来说，当然不理解这样分组的意义，不过对于老师而言，这样做肯定是有用的。

       下面是分组以后小朋友的坐席表：

　　手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（二）

 

 

当有一个名叫波波的小朋友的学号是12的时候，那他属于哪个组？看下图，当然是第1组，而且我的座位号排第5（8,9,10,11,12）

 　手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（二）

 

当一个任务的优先级确定了以后，那么它的组号和在组内的坐席号都是确定的，是永远不可能发生改变的，所以在任务创建之时，这些信息都可以完全决定下来，现在再回想那两句代码，意义是不是瞬间就明白了？

当一个任务被创建以后，他所属的组号必然就等于优先级的二级制的高3位，比如……下图：

手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（二）

根据上面那个图，那么这两句代码的意义也就很清楚了：

        ptcb->OSTCBY             = (INT8U)(prio >> 3u);
        ptcb->OSTCBX             = (INT8U)(prio & 0x07u);

就是根据任务的优先级，计算出组号和组内编号。

至于这两个数据有什么用，分组出来有什么意义？请在小朋友波波的带领下继续往下看。

刚才那个陌生的数组： OSRdyTbl[8]之所以被称为任务就绪表，是因为它里面保存的是当前所有任务的就绪状态，它的长度是8，每一个元素代表一个组，比如 OSRdyTbl[0]代表第0组， OSRdyTbl[1]代表第1组，OSRdyTbl[2]代表第2组……以此类推。

由于它的数据类型是数据uint8，所以每一个元素中的每一个位（bit）代表组内的任务的就绪状态（1为就绪，0为未就绪）。

举例：

　　比如，当优先级为12 的任务就绪时，那么对应的OSRdyTbl[1]的第4位bit，绝对等于1……当整个系统中，当只有优先级为12的任务就绪，其他所有任务都没有就绪时，那么OSRdyTbl[1] 绝对等于0x10。

　　再比如，当优先级为0 的任务就绪时，那么对应的OSRdyTbl[0]的第0位bit，绝对等于1……当整个系统中，当只有优先级为0的任务就绪，其他所有任务都没有就绪时，那么OSRdyTbl[0] 绝对等于0x01。

       再再比如，当优先级为63 的任务就绪时，那么对应的OSRdyTbl[7]的第8位bit，绝对等于1……当整个系统中，当只有优先级为63的任务就绪，其他所有任务都没有就绪时，那么OSRdyTbl[7] 绝对等于0x80。

       再再再比如，当优先级为0和1的任务就绪时，那么对应的OSRdyTbl[0]的第0位bit以及第1位bit，都绝对等于1……当整个系统中，当只有优先级为0和1的任务就绪，其他所有任务都没有就绪时，那么OSRdyTbl[0] 绝对等于0x03。

小朋友们，现在理解了吗？上面的话要认真理解，理解完后才可以继续往下看。

 

当一个任务进入延时函数后，这个任务首先要暂停/休眠（把自己的就绪状态取消），再要把CPU的执行权交给别的任务（把别的任务设置为就绪），这个过程也就是任务的切换。

然后现在我们可以继续读代码了：

    if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */
        OS_ENTER_CRITICAL();
        y            = OSTCBCur->OSTCBY; /* Delay current task */
        OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;
        if (OSRdyTbl[y] == 0u) {
            OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;
        }
        OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */
    }

红色的那句代码所表达的意思，就是把当前任务的就绪表从1设置为0，从而使自身进入休眠状态。

当优先级为12的任务进入此地，那么OSTCBCur->OSTCBY和y必然等于1，OSTCBCur->OSTCBBitX必然等于0x10（他的座位号是第4），OSRdyTbl[1]在执行红色代码之前，肯定是等于0x10（假如当前只有12这一个就绪任务）。

经过这样一个取反在相与的计算，直接就把OSRdyTbl[1]的第4位bit的清空了，也就是把就绪状态，设置成了未就绪状态。

    if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */
        OS_ENTER_CRITICAL();
        y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */
        OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;
        if (OSRdyTbl[y] == 0u) {
            OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY; }
        OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */
    }

　　这一句代码，表示什么意思呢？

　　OSRdyTbl[]数组中的每个元素都代表了8个优先级任务的状态，按照字面意思解读，如果OSRdyTbl[x] == 0x00  (二进制00000000),那么就表示，当前这个组里面，没有任何就绪的任务。

　　跟踪变量OSRdyGrp ，可以找到它就是一个uint8型的数据，那么OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;这代码本身的意思无需多言，也就是清空这个数据的某个bit。

　　OSRdyGrp 这个变量的作用是管理任务就绪组的组号，原理和OSRdyTbl[]数组差不多，这个拥有8个bit的变量，每一个bit代表一个组，只要这个组内有任何一个任务就绪，那么这个变量对应的bit位，就会置为1，只有该组内所有的任务都是未就绪的状态，对应的那个bit才会被清零，逻辑算法上是或的关系。

　　举例：

　　　　比如，系统中只有任务0就绪了，那么OSRdyGrp 便等于 0x01（二进制00000001）。

　　　　比如，系统中只有任务12就绪了，那么OSRdyGrp 便等于 0x02(二进制00000010)。

　　　　比如，系统中只有任务63就绪了，那么OSRdyGrp 便等于 0x80(二进制10000000)。

       　　比如，系统中有任务0和任务1都就绪了，那么OSRdyGrp 便等于 0x01(二进制00000001)。

　　　　比如，系统中有任务0和任务63都就绪了，那么OSRdyGrp 便等于 0x81(二进制10000001)。

回到代码，因为同一个组内的所有任务都是逻辑或的关系，所以在同一个组内的所有任务都没有就绪的情况下，才能把这个变量的对应bit位清空，只要有一个任务就绪，哪怕其余7个任务都没有就绪，也不能清空，这个if实现的就是这个功能。

总结一下这四个变量的意义：

 

ptcb->OSTCBY　　　　：当前任务优先级所属于的分组（0~7），比如优先级为12的任务，这个变量应该就是1

ptcb->OSTCBX　　　　：当前任务优先级在组内的序号，比如优先级为12的任务，这个变量应该就是4

ptcb->OSTCBBitY　　   ：用于逻辑运算的二进制变量，当前任务优先级所属于的组号，在变量OSRdyGrp 中的所占的bit的偏移，比如优先级为12的任务，组号排在第一个位置，那么这个变量应该就是二进制00000010

ptcb->OSTCBBitX　　   ：用于逻辑运算的二进制变量，当前任务优先级在组内的序号所占的bit偏移，比如优先级为12的任务，排在第五个位置，因此这个变量应该就是二进制00010000

现在理解这些变量的意义了吗？

 

 

    if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */
        OS_ENTER_CRITICAL();
        y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */
        OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;
        if (OSRdyTbl[y] == 0u) {
            OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;
        }
        OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */
        OS_EXIT_CRITICAL();
        OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */
    }

上面那一句代码的意思是，记录当前任务需要的延时时间（后面讲具体的实现机制），比如当我调用delay_ms(5000)，那样记录的就是5000，但我调用delay_ms(100)记录的就是100，只不过单位可能不同，我这里写的毫秒，是因为我在系统的配置文件中把系统的节拍设置成了毫秒：

#define OS_TICKS_PER_SEC           1000u   /* Set the number of ticks in one second                        */

这个宏定义系统的滴答定时器，每一秒钟发生多少个节拍，我定义的是1000，所以每个节拍就是1ms，因此延时函数也是这个级别（其实这样不太好，因为节拍太密集，系统的负荷会很重，实际肯定会根据需要调整成稍微大一些的数）。

以上，进入延时函数的任务切换中，把当前任务的就绪状态设置为未就绪的流程就讲解完毕了，接下来讲解如何唤醒一个新的任务。

待续……

 

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