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μC/OS優(yōu)先級調(diào)度機(jī)制在PowerPC上的優(yōu)化

作者: 時間:2010-11-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2 μC/OS的任務(wù)調(diào)度實(shí)現(xiàn)方法

  μC/OS和μC/OSII是為8位寫的,采用8位機(jī)算法,支持64個任務(wù)。使用8個字節(jié)的OSRdyTbl全局?jǐn)?shù)組,表示所有任務(wù)的就緒態(tài)信息:1為任務(wù)就緒,0為非就緒。數(shù)組第一個字節(jié)的b0位代表64個任務(wù)中優(yōu)先級最高的任務(wù),最后一個字節(jié)的b7位代表優(yōu)先級最低的空閑任務(wù),永遠(yuǎn)為1。當(dāng)OSRdyTbl 數(shù)組的數(shù)據(jù)不為0時(表示對應(yīng)的8個任務(wù)中至少有1個進(jìn)入就緒態(tài)),另一個單字節(jié)全局變量OSRdyGrp 中的相應(yīng)位要置1。當(dāng)任務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化時,需更新OSRdyGrp和OSRdyTbl中對應(yīng)的位。

  尋找最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)時,μC/OS使用了預(yù)先固化的256字節(jié)的對照表OSUnMapTbl,給出特定字節(jié)值的最低位1所在位的信息。查表算法避免了逐位檢測各優(yōu)先級位引起的執(zhí)行時間的不確定性,程序簡單,執(zhí)行速度快,與就緒任務(wù)多少和優(yōu)先級無關(guān)。

  對于取值0~63的任務(wù)優(yōu)先級,μC/OS將其劃分成高3位的Y和低3位的X,并保存在其任務(wù)控制塊TCB的OSTCBX和OSTCBY中,其對應(yīng)的OSUnMapTbl的值保存在OSTCBBitY和OSTCBBitX變量中,以提高運(yùn)算速度。為了避免函數(shù)調(diào)用所帶來的額外開銷,μC/OS直接用語句實(shí)現(xiàn)如下的三部分功能。

① 設(shè)置任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)

OSRdyGrp |= ptcb>OSTCBBitY;
OSRdyTbl[ptcb博OSTCBY] |= ptcb>OSTCBBitX;

② 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;
}

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

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (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)行時通過查表快速得到;每個任務(wù)的TCB中除了保存優(yōu)先級信息本身外,還使用額外的4個字節(jié)保存優(yōu)先級的高低3位和對應(yīng)的OSUnMapTbl值,以避免運(yùn)行時實(shí)時計(jì)算這幾個值所帶來的延遲。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。Freescale(其前身是Motorola半導(dǎo)體部)發(fā)展了針對汽車電子的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μC/OS任務(wù)優(yōu)先級調(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合。該指令數(shù)出一個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,用匯編語言改寫尋找最高優(yōu)先級的就緒任務(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個任務(wù)中找出優(yōu)先級最高的那個任務(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個任務(wù)是否就緒
  bne __FindEnd//如果前導(dǎo)零數(shù)目為32,說明前32個任務(wù)均未就緒,需要從后32個任務(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個任務(wù)需要加上偏移量
  __FindEnd:
  blr //返回值保存在r3寄存器中
}

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