uml第18章實(shí)時(shí)系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-18 12:21 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)制，在多任務(wù)內(nèi)核中普遍使用。信號量用于： （ 1）控制共享資源的使用權(quán) （ 2）標(biāo)志某事件的發(fā)生 （ 3）使兩個(gè)任務(wù)的行為同步 如圖 1810所示中的兩個(gè)任務(wù)競爭得到排它性打印機(jī)使用權(quán)，圖中信號量用一把鑰匙表示，想使用打印機(jī)先要得到這把鑰匙。 圖 1810 多任務(wù)共享一個(gè) RS232C外設(shè)接口，各任務(wù)要送命令給接口另一端的設(shè)備并接收該設(shè)備的回應(yīng)。如圖 1811所示。 圖 1811 ? 計(jì)數(shù)式信號量用于某資源可以同時(shí)為幾個(gè)任務(wù)所用。例如，用信號量管理緩沖區(qū)陣列（ buffer pool），如圖 1812所示。 圖 1812 中斷 ? 中斷是一種硬件機(jī)制，用于通知 CPU有個(gè)異步事件發(fā)生了。中斷一旦被識別， CPU保存部分（或全部）現(xiàn)場即部分或全部寄存器的值，跳轉(zhuǎn)到專門的子程序，稱為中斷服務(wù)子程序（ ISR）。中斷服務(wù)子程序做事件處理，處理完成后： （ 1）在前后臺系統(tǒng)中，程序回到后臺程序。 （ 2）對不可剝奪型內(nèi)核而言，程序回到被中斷了的任務(wù)。 （ 3）對可剝奪型內(nèi)核而言，讓進(jìn)入就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)開始運(yùn)行。 ? 微處理器一般允許中斷嵌套，也就是說在中斷服務(wù)期間，微處理器可以識別另一個(gè)更重要的中斷，并服務(wù)于那個(gè)更重要的中斷，如圖 1813所示。 圖 1813 ? 中斷延遲 中斷延遲 =關(guān)中斷的最長時(shí)間 +開始執(zhí)行中斷服務(wù)子程序的第一條指令的時(shí)間 ? 中斷響應(yīng)。中斷響應(yīng)定義為從中斷發(fā)生到開始執(zhí)行用戶的中斷服務(wù)子程序代碼來處理這個(gè)中斷的時(shí)間。中斷響應(yīng)時(shí)間包括開始處理這個(gè)中斷前的全部開銷。 ? 中斷恢復(fù)時(shí)間。中斷恢復(fù)時(shí)間定義為微處理器返回到被中斷了的程序代碼所需要的時(shí)間。 ? 中斷處理時(shí)間。雖然中斷服務(wù)的處理時(shí)間應(yīng)該盡可能的短，但是對處理時(shí)間并沒有絕對的限制。 ? 中斷延遲、響應(yīng)和恢復(fù)。圖 1814到圖 1816分別示意前后臺系統(tǒng)、不可剝奪型內(nèi)核、可剝奪型內(nèi)核相應(yīng)的中斷延遲、響應(yīng)和恢復(fù)過程。 圖 1814 圖 1815 圖 1816 ? 非屏蔽中斷。有時(shí)，中斷服務(wù)必須來得盡可能地快，內(nèi)核引起的延時(shí)變得不可忍受，在這種情況下可以使用非屏蔽中斷。非屏蔽中斷可以用增加外部電路的方法禁止掉，如圖 1817所示。在非屏蔽中斷服務(wù)子程序中，不能使用內(nèi)核服務(wù)給任務(wù)發(fā)信號，但可以使用如圖 1818所示的中斷機(jī)制。 圖 1817 圖 1818 使用實(shí)時(shí)內(nèi)核的優(yōu)缺點(diǎn) ? 實(shí)時(shí)內(nèi)核的使用使得實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得容易； RTOS使得應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程大為簡化；使用可剝奪性內(nèi)核時(shí)，所有時(shí)間要求苛刻的事件都得到了盡可能快捷、有效地處理；通過有效的服務(wù)， RTOS使得資源得到更好的利用。 ? 如果應(yīng)用項(xiàng)目對額外的需求可以承受，應(yīng)該考慮使用實(shí)時(shí)內(nèi)核。這些額外的需求是：內(nèi)核的價(jià)格，額外的 ROM/RAM開銷， 2到 4個(gè)百分點(diǎn)的CPU額外負(fù)荷。 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與通用系統(tǒng)的區(qū)別 ? 實(shí)時(shí)系統(tǒng)與其他普通的系統(tǒng)之間的最大的不同之處就是要滿足處理與時(shí)間的關(guān)系。在實(shí)時(shí)計(jì)算中，系統(tǒng)的正確性不僅僅依賴于計(jì)算的邏輯結(jié)果而且依賴于結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間。 ? 對于實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說最重要的要求就是它必須有
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