μc/Os-Ⅱ就緒表算法在ARM架構上的修改與實現
μc/Os-Ⅱ的就緒表設置、清除、查找算法,是高效的、跨平臺的程序。它使用了兩個查找數組OSMapTbl[8]和OSUnMapTbl[256],以提高查找就緒表的速度,盡快獲取就緒任務的最高優先級。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/149608.htm Cortex-M3是ARM公司較新的一種架構版本,主要應用在單片機領域。基于它生產的32位芯片日益增多;cortex-M3只支持Thumb-2指令集,在效能和代碼密度間能取得更佳的表現。
1 在ARM上改動算法的因由利弊
由于就緒表操作是在關中斷狀態下運行的,其執行影響到系統的中斷響應時間,因此就緒表操作算法的效率是衡量實時操作系統優劣的基準之一。
在Cortex-M3所用的指令集中,一些指令功能不可小覷,如前導零計數clz、字內位反轉rbit、位清除bic。其中的clz和bic為μc/Os就緒表的高優先級獲取算法指出了另一條道路。
(1)改動后的優勢
①節省存儲空間。不再使用查找數組OSMapTbl[8]和OSUnMapTbl[256]。設立這兩個數組的目的,是為了提高查找就緒表的效率。
②提升查找效率。clz是單周期指令,使用帶移位的加法指令,大幅縮短運算時間。
③增加了μc/Os-Ⅱ支持的任務數量,從64提升到了1 024(2.84版支持的任務數量已經到了256,不過效率有所下降)。
(2)存在的不足
①Realview MDK(這里使用的是3.20版及其指令模擬器)尚不支持在C語言程序中使用Thumb-2指令內聯匯編。使用內嵌匯編函數時,函數的調用(跳轉返回)降低了執行效率。
②C語言對clz指令的支持尚有不足,故新算法跨平臺性差。但鑒于ARM芯片應用廣泛,指令又被ARM9之后的芯片廣泛兼容,所以應用空間還算廣闊。
2 μc/Os-Ⅱ就緒表算法介紹與具體改動
μc/Os-Ⅱ就緒表是一個數組,數組元素一位的值(1或0)對應了一個任務就緒與否,該位在數組中的位置表示任務的優先級。當需要調度已就緒的最高優先級任務運行時,就在就緒表中查找該任務。
2.1 μc/Os-Ⅱ就緒表算法簡介
一種解決方法是,對數組各項依次判斷是否為0:若>O,進入該項查找最小權的置1位位置;若=0,優先級加一個基數,查下一項,直至查到該優先級。
μc/Os-Ⅱ技高一籌,設置了一個對就緒表各項判斷是否為0的變量,稱之為就緒表組。就緒表組一位為0或1,對應就緒表一項的值是否為0。通過查找就緒表組最小權位的置1位位置,就確定了對應首個>0的就緒表項的下標,從而避免了循環,大幅度提高了效率。
2.2改動方式與源碼
clz算法接受了μc/Os-Ⅱ的思路,再通過使用clz指令來進行優化。不同的是,clz是從右往左查,二進制的高權位對應高優先級,而μc/Os-Ⅱ優先級以值小為高。
考慮到有時用不到很多任務,這時用數組作就緒表不免浪費。因此當任務總數小于32時,就用32位無符號整數變量作就緒表。注意,此時就緒表組變量OSRdyGrp被當作就緒表使用。
常量OS_LES_TSK表示是否使用較小任務數,0表示使用最多32個任務,1表示使用最多1 024個任務。
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