操作系统调度

内核

多任务系统中，内核（kernel）负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务间的通信。内核提供的基本服务是任务切换。使用实时内核可以大大简化应用系统的设计，因为实时内核允许将应用分成若干个任务，由实时内核来管理他们。

调度

调度（schedulers）是内核的主要职责之一，就是决定该轮到哪个任务运行了。多数实时内核是基于优先级调度法的。每个任务根据重要程度的不同，被赋予一定的优先级。基于优先级的调度法是指，CPU总是让处于就绪态的，优先级最高的任务先运行。基于优先级的内核有2种类型：不可剥夺型和可剥夺型。

不可剥夺型内核

不可剥夺型内核（nan-preemptive kernel）要求每个任务主动放弃CPU的使用权。不可剥夺型调度法也称合作型多任务，各任务彼此合作共享一个CPU。异步事件还是有中断服务来处理。中断服务可使一个高优先级的任务由挂起态变为就绪态，但中断服务以后，CPU使用权还是回到了原来被中断的那个任务，直到该任务主动放弃CPU的使用权，一个新的高优先级的任务才能获得CPU的使用权。

不可剥夺型内核的一个优点是响应中断快。不可剥夺型内核最大的缺陷在于其响应时间。不可剥夺型内核的任务级响应时间是不确定的，无法确定何时最高优先级的任务能获得CPU的使用权，这完全取决于应用程序何时释放CPU。

总之，不可剥夺型内核允许每个任务运行，直到该任务自愿放弃CPU的使用权。中断可以打入运行着的任务。中断服务完成后，将CPU使用权还给被中断了的任务。

可剥夺型内核

当系统响应时间很重要是，须使用可剥夺型内核；因此uc/OS-II以及绝大多数商业的实时内核都是可剥夺型内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的使用权。当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态时，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，更高优先级的任务立刻得到了CPU的使用权。如果是中断子程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，中断了的任务被挂起，优先级高的任务开始运行。

使用可剥夺型内核，最高优先级的任务何时可以执行，何时可以得到CPU的使用权，这些是可知的。可剥夺型内核使得任务级响应时间得以最优化。

使用可剥夺型内核时，应用程序不应直接使用不可重入函数。调用不可重入函数时，应满足互斥条件。这一点可以用互斥型信号量来实现，因为优先级低的和优先级高的2个任务可能会同时调用同一个函数。如果调用不可重入函数时，低优先级任务的CPU使用权被高优先级任务剥夺，不可重入函数中的数据有可能被破坏。

综上所述，可剥夺型内核总是让就绪态的高优先级的任务先运行，中断服务程序可以抢占CPU。中断服务完成时，内核让此时优先级最高的任务运行（不一定是那个被中断了的任务）。任务级系统响应时间得到了最优化，且是可知的。

可重入函数

可重入函数可以被一个以上的任务调用，而不必担心数据被破环。可重入函数任何时候都可以被中断，一段时间以后又可以运行，而相应的数据不会丢失。可重入函数或者只使用局部变量，即变量保存在CPU寄存器中或堆栈中；或者使用全局变量，则要对全局变量予以保护。

可重入函数例子：

void strcpy(char *dest, char *src)

{

    while (*dest++ = *src++)

    {

        ;

    }

    *dest = NULL;

}

不可重入函数例子：

int Temp;

 

void swap(int *x, int *y)

{

    Temp = *x;

   

    *x = *y;

    *y = Temp;

}

 

//说明：来源于邵贝贝的《嵌入式实时操作系统uC/OX-II》一书