32.1速率单调算法.ppt

第3章 实时任务管理主讲: 黎忠文 目录 3.1 实时任务的概念 3.2 实时任务调度 3.1 实时任务的概念 实时系统所要响应和处理的外部事件有三种形式： 多个异步发生的外部事件 多个周期性发生的外部事件 上述两种情况的组合　 如果为处理每一个外部事件而编制一个程序，这种程序的执行有两种方式。一种是顺序执行，一种是并发执行。　 3.1.1 用顺序执行的程序实现实际应用系统 　　用一个事件中断处理程序，来捕捉外部所发生的事件，并把捕捉到的事件登记在一个先进先出的事件队列中，然后，用一个控制循环不断地测试事件队列，若事件队列非空，取队列的第一个元素，转去处理相应事件的程序，并把该元素从队列中移去，执行结束，又回到循环的顶部，继续测试队列和取队列中事件进行处理。 这种处理方式,具有如下特点: 严格按照顺序执行，每一个操作都必须在一个操作结束之后进行。 程序在运行过程中，独占系统资源，系统资源的状态只由程序本身确定，不受外界因素的影响。 程序执行的结果与它的执行过程无关，不管它是连续不断地执行，还是曾经被事件中断处理程序所中断过，都不影响它的执行结果。 如果程序执行时的初始条件相同，则最终结果也相同。 以上特点说明了顺序程序的封闭性，所谓封闭性，是指程序一旦运行，其结果不受外界因素的影响。 3.1.2 用并发执行的任务实现实时应用系统 随着计算机多重处理技术和多道程序的引入，就有可能使这些任务并发地执行，使得紧急的任务可以中断正在执行的任务，从而解决程序顺序执行所带来的问题。 在这里可以看到，任务的运行具有如下几种基本特征： 动态特征：任务是某种类型的一个活动，它由创建而产生,由调度而执行，得不到资源而暂停，最后由运行结束或撤消而消亡，因此，任务具有生命期，是动态产生和消亡的。 并发特征：若干个任务并发执行，互相竞争CPU的控制权，必须用某种调度算法来决定何时停止一个任务的工作，转而为另一个任务提供服务。 独立特征：任务是一个独立的运行单位，有自己必须执行的程序、自己的程序计数器、加工自己的数据、有自己的输入输出。它是系统进行资源分配和调度的独立单位。 异步特征：各个任务按照自己独立的速度向前推进，它们的执行是异步的，有多个任务经常需要同步地协调处理某个控制目标或工作对象。系统需要为它们提供一套通信及同步互斥机制。 结构特征：任务有其运行状态，必须为每一个任务配置一个任务控制块ＴＣＢ、任务所要执行的程序代码及任务所要加工处理的数据集组成。 3.1.3 实时任务的分解 　 把一个实时应用问题分解为多个任务，可加快执行的速度，有效地利用系统资源，但是，过度的分解将使系统中有大量的任务，经常进行任务的切换，任务和任务之间，还需进行很多同步和互斥控制，将增加大量的系统服务工作，降低系统的速度和有效性，因此，把一个实时应用问题分解为若干个任务时，还必须进行各种综合平衡和折中，有时，把两个操作合并在一起处理，效果可能要好一些，有时，则必须分开处理，这都必须依赖于实时应用的特征。 任务分解的准则： 1、时间原则，2、 异步原则，3、优先性原则，4、清晰度和可维护性原则。 3.1.4 实时任务的状态 静止状态：任务建立之后，但尚未被启动，不具备运行条件，这时就认为任务处于静止状态。 运行状态：任务正在占用ＣＰＵ运行。 就绪状态：任务已具备运行条件，准备运行，但ＣＰＵ被别的任务所占有。 挂起状态：任务因某中原因，无法继续运行。 3.2 实时任务调度 　 实时任务的调度,就是当系统有多个任务时，如何确定由哪一个任务实际占有CPU。 实时任务调度牵涉到调度的策略和调度的机制问题，不同实时应用系统的用户，可能希望用不同的策略来进行调度，因此，对于实时操作系统来说，最好是把调度策略和调度机制分开。 实时任务调度策略： 3.2.1 速率单调算法 　 速率单调算法是一个经典的算法，它是针对那些响应和处理周期性事件的实时任务的，它事先为每个这样的实时任务分配一个与事件频率成正比的优先级。例如，周期为20ms的实时任务，优先级为50；而周期为100ms的实时任务，优先级为10，运行时，调度程序总是调度优先级最高的就绪任务。 实现时，就绪队列中的所有任务按照优先级Priority排队，优先级最高的任务排在队首，当处于运行态的任务，由于某种原因挂起时，只要把就绪队列的首元素从就绪队列中取下，使运行任务指针pRunTask指向该元素即可，如果是处于其他状态的任务变为就绪状态，而挂于就绪队列时，则必须对运行任务和就绪队列首元素的任务进行