UCOSii（二）——任务的就绪与调度

一、任务的就绪与调度

1.1 任务状态

从ucosii用户手册（可以从上篇文章提到的地址下载）上的任务状态切换示意图：

如果学习过类似《操作系统》这样的课，会发现这张图很容易理解。

DORMANT （休眠状态）

这里我总算知道了为什么UCOS用Task的概念，而不是Process。如果仅仅将一段要被执行的指令序列称之为Process，那么它应该是不存在休眠状态的。因为一旦Process被释放，它就仅仅是一个静态的Program。它只是存在一个文件里，等着被其他进程被动调用的一段指令。

Task这个抽象的概念涵盖的面更广一点，当一段Task代码不被UCOS监控时，它就处于休眠态，永远不可能占用CPU。

调用OSTaskCreate()或 OSTaskCreateExt()可以将该任务置于就绪状态。当有新的任务进入就绪状态时，如果该任务优先级最高，它会立即运行。

调用OSTaskDel()可以让任务进入休眠状态。

READY （就绪状态）

当任务进入就绪状态时，每次调度程序都会选择就绪列表中优先级更高的任务来运行。

要进入多任务状态，必须先调用OSStart()。

RUNNING (运行状态）

该任务正占用CPU，直到它自己放弃CPU或者被中断程序打断。

WAITING（等待状态）

正在运行的任务可以调用OSTimeDly()或 OSTimeDlyHMSM()来延时等待一段时间，在这段时间内，该任务处于挂起状态。

也可以调用OSSemPend(),OSMboxPend(),或 OSQPend()来等待某个事件的发生，等待期间该任务也处于挂起状态。

如果所有任务都被挂起，那么系统将会运行一个优先级最低的空闲任务，执行执行 OSTaskIdle()函数。

1.2 任务控制块

Tcb是一个很关键的数据结构，Tcb里每个成员变量描述单一进程的单个属性，一个Tcb结构体描述单一进程的一组属性，Tcb链表描述所有进程的所有属性。之所以各个Tcb之间呈链表结构而不是数组，是因为多任务环境是动态的，进程可以被随时创建和消灭。

Tcb的成员变量大概分成以下几个部分：

（一）用于任务堆栈

变量定义：

    OS_STK *OSTCBStkPtr;#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN
    void *OSTCBExtPtr;
    OS_STK *OSTCBStkBottom;
    INT32U OSTCBStkSize;
    INT16U OSTCBOpt;
    INT16U OSTCBId;#endif123456789

OSTCBStkPtr和OSTCBStkBottom分别描述栈顶和栈尾，OSTCBStkSize为堆栈大小。

OSTCBExtPtr为我们可以自己编辑的Tcb扩展块，OSTCBId为保留字，UCOSII版本暂未使用。

OSTCBOpt为选择项，表示在建立任务时要不要将任务堆栈清零。

（二）用于链表结构

变量定义：

struct os_tcb *OSTCBNext;struct os_tcb *OSTCBPrev;12

分别指向Tcb链表结构里的前一个和下一个成员。

（三）用于任务调度

变量定义：

if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN || OS_SEM_EN

    OS_EVENT *OSTCBEventPtr;#endif#if (OS_Q_EN && (OS_MAX_QS >= 2)) || OS_MBOX_EN

    void *OSTCBMsg;#endif

    INT16U OSTCBDly;

    INT8U OSTCBStat;

    INT8U OSTCBPrio;1234567891011

OSTCBEventPtr和OSTCBMsg分别表示事件控制块的指针和传给任务的消息的指针。

OSTCBDly表示任务自己延时挂起的时间。

OSTCBStat表示任务当前的状态，为0表示任务就绪。

OSTCBPrio为任务的优先级。

（四）用于辅助调度算法

变量定义：

INT8U OSTCBX;
INT8U OSTCBY;
INT8U OSTCBBitX;
INT8U OSTCBBitY;1234

.OSTCBX, .OSTCBY, .OSTCBBitX 和 .OSTCBBitY用于加快调度算法的运行，分析这个优先级算法需要一定的篇幅，它的核心思想是利用索引加快每次查询的时间。

1.3 已就绪任务的调度

要进行已就绪任务调度的第一件事，是确定哪个就绪的任务是当前优先级最高的任务，这事由OSSched()执行。

函数OSSched（）伪代码

void OSSched (void)

{    /* 关中断 */

    /* 检查用户是否调用了OSSchedLock()给调度器上锁，或位于中断子程序里。如果是，退出调度。 */

    /* 在已就绪进程里查找当前优先级最高的任务 */

    /* 判断该任务是否是当前的任务，如果是，退出调度程序 */  }12345678910

该函数执行完以后，OSTCBHighRdy指针总是指向即将运行的任务的Tcb，这作为一个接口供OS_TASK_SW（）进行真正的任务切换工作。OS_TASK_SW（）是一个宏，它生成以此软中断。软中断里执行任务调度。

OSCtxSw()伪代码

void OSCtxSw()
{    /* 保存当前任务的寄存器值 */

    /* 将新任务的一些属性传递给内核进行标记 */

    /* 恢复新任务的寄存器值 */

    /* 执行中断返回指令 */}