前后台系统

1.1前后台程序的概念
前后台系统，即计算机前后台系统。在早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念，直接在裸机上写程序。比如用51单片机基本就没有操作系统的概念。在这种情况下，通常把嵌入式程序分为两部分：前台程序和后台程序。
这种系统可称为超循环系统(Super-Loops)。应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为(background)。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为（foreground）。后台也可以叫做任务级。前台也叫中断级。时间相关性很强的关键操作(Critical operation)一定是靠中断服务来保证的。因为中断服务提供的信息一直要等到后台程序走到该处理这个信息这一步时才能得到处理，这种系统在处理信息的及时性上，比实际可以做到的要差。这个指标称作任务级响应时间。最坏情况下的任务级响应时间取决于整个循环的执行时间。因为循环的执行时间不是常数，程序经过某一特定部分的准确时间也是不能确定的。进而，如果程序修改了，循环的时序也会受到影响。

1.2前后台程序的优缺点
前后台系统的优点：一般的单片机系统大多是采用了此种模式编程，优点是简洁，明了，新手的上手速度很快，特别是专注用来做一件事情的时候，一个while循环基本是无敌的。比如实现一个i2c slave ，完全可以用一个while 来模拟实现一个i2c 的slave 控制器。在操作系统上来模拟一个i2c slave 的话，基本不太可能实现，因为实时系统存在最大关中断的时间。
前后台系统的缺点：前后台系统面临的一个直接困境是，软件规模大了，很难管理。处理的模块一多的话，实时性也根本难以保障。参照下图举例:

假设来了中断需要处理Task3，如果Task3的处理是最紧迫的，但是当前cpu 只运行到Task1， 这样的话，必须还要承受Task2的运行时间延迟，才能轮到Task3的处理，当模块越多的时候很可能情况更糟糕。单个循环要解决此类问题的话，只能在中断里面去处理紧急事件，这样会造成中断执行太长，造成多层的中断嵌套，最终可能导致中断栈空间爆掉。更重要的是：不是所有的中断都是紧急的重要的，很可能各个要处理的模块优先级要大于不紧急的中断处理。这样造成的后果是不但各个Task间不能相互通讯，而且实时模块完全得不到处理，在一个中大型软件项目中，采用此类方法可以说是一种管理的灾难。