實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核-在線瀏覽
2025-07-16 11:06本頁(yè)面
【正文】 使用權(quán) 。運(yùn)行的任務(wù)占有 CPU，而不必?fù)?dān)心被別的任務(wù)搶占。內(nèi)核的任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間是不確定的，最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)什么時(shí)候才能拿到 CPU的控制權(quán)完全取決于應(yīng)用程序什么時(shí)候釋放 CPU。 由于其他任務(wù)不能搶占該任務(wù)的 CPU控制權(quán)，如果該任務(wù)不主動(dòng)釋放 CPU，則勢(shì)必使系統(tǒng)進(jìn)入 死鎖 。這是非搶占式內(nèi)核運(yùn)行的先決條件。 *可使用不可重入函數(shù) 。 *共享數(shù)據(jù)方便 。當(dāng)然，由于中斷服務(wù)子程序可以中斷任務(wù)的執(zhí)行，所以任務(wù)與中斷服務(wù)子程序的共享數(shù)據(jù)保護(hù)問題仍然是設(shè)計(jì)系統(tǒng)中必須考慮的問題。 最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)一旦就緒，總能得到 CPU的控制權(quán)。 搶占式調(diào)度算法滿足在處理器中運(yùn)行的任務(wù)是已就緒任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。 與非搶占式調(diào)度算法不同的是當(dāng)任務(wù)被中斷，中斷服務(wù)子程序運(yùn)行完成后， 不一定返回被中斷的任務(wù)，而是執(zhí)行新的任務(wù)調(diào)度， 看就緒隊(duì)列中是否有比被中斷的任務(wù)擁有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒。否則，繼續(xù)運(yùn)行被中斷的任務(wù)。 搶占式調(diào)度算法的 特點(diǎn)是任務(wù)級(jí)響應(yīng)時(shí)間得到最優(yōu)化，而且是確定的，因而中斷響應(yīng)較快。同理，對(duì)共享數(shù)據(jù)的使用也需要互斥，信號(hào)量等保護(hù)機(jī)制。 在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，使用基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度算法時(shí)，要特別注意對(duì)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題進(jìn)行處理。如果低優(yōu)先級(jí)在運(yùn)行時(shí)又被其他任務(wù)搶占，則系統(tǒng)運(yùn)行情況會(huì)更糟。 解決優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問題有 優(yōu)先級(jí)繼承 和 優(yōu)先級(jí)封頂 兩種方法。 *找出這個(gè)集合中的優(yōu)先級(jí)最高者 P_h，其優(yōu)先級(jí)為 P’。 見圖 P19。事先為這個(gè)集合規(guī)定一個(gè)優(yōu)先級(jí)上限 P’，使得這個(gè)集合中所有進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)都小于 P’。 *在創(chuàng)建保護(hù)該項(xiàng)資源的信號(hào)量或互斥量時(shí)，將 P’作為一個(gè)參數(shù)。 優(yōu)先級(jí)封頂是當(dāng)任務(wù)申請(qǐng)某資源時(shí)，把該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)提升為可訪問這個(gè)資源的所有任務(wù)中的最高優(yōu)先級(jí)，這個(gè)優(yōu)先級(jí)稱為該資源的優(yōu)先級(jí)封頂 。見 P30圖 110。 優(yōu)先級(jí)繼承只在 占有資源的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)阻塞了高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行時(shí) ，才動(dòng)態(tài)更改低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)到高優(yōu)先級(jí)。 優(yōu)先級(jí)封頂則不管任務(wù)是否阻塞了高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行，只要 任務(wù)訪問該資源，都會(huì)提升任務(wù)的優(yōu)先級(jí) 到可訪問這個(gè)資源的所有任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)。 同一優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 對(duì)于復(fù)雜、高性能的多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核（如 VxWorks），由于 多個(gè)任務(wù)允許共用一個(gè)優(yōu)先級(jí) ，實(shí)時(shí)內(nèi)核提供了同一優(yōu)先級(jí)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法來(lái)調(diào)度同優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)的運(yùn)行。當(dāng)其執(zhí)行一段特定的時(shí)間片后，無(wú)論任務(wù)完成與否，處理器都會(huì)結(jié)束該任務(wù)的運(yùn)行，轉(zhuǎn)入下一個(gè)就緒的同優(yōu)先級(jí)任務(wù)。 當(dāng)然， 沒有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，就應(yīng)用基于優(yōu)先級(jí)的可搶占調(diào)度算法 。 在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法中， 時(shí)間片的大小選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能和效率 。時(shí)間片太大，算法變成先進(jìn)先出算法，調(diào)度的公平性就沒有得到體現(xiàn)。 單調(diào)速率調(diào)度算
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