μC/OS-II 的任务调度算法扩展之两种任务数扩充
关于μC/OS-II原任务调度算法猛戳此处。
μC/OS-II 只支持64个任务（2.52），下面采用两种方法来对其支持的最大任务数进行扩充，第一个支持512个任务，（可以扩展到4096）但是需要额外的如下表的空间；第二种扩展方法支持128个任务，其实还可以扩展到256，但是按此种方法扩展并不优雅，所以只实现了128任务的方法。在看完以上的基础上，再单步调试下面的代码，应该比较容易理解了。
当然，我晓得2.86支持256个任务（找个时间看下，它到底咋整的），μC/OS-III支持无限多个（看了下，原作者将任务调度算法简单化了，取消了OSMapTbl和OSUnMapTbl，直接从最小开始往上走，碰到最小的就为最高优先级，这个对任务的设置有点小要求，当然对任务的三个操作中，最后一个：取最高优先级的时间复杂度也就不是O(1)了，不过我猜原作者应该是做过大量实验的，对实时性的影响应该不太明显）。
本文将原版，改进版1，改进版2都从μC/OS-II中独立出来进行调试，只关心最最核心的部分，当然，如果想要真正的用起来，还需要修改一些杂七杂八的，这里就不讲了，可以参考cnki的一篇小论文《uC/OS-Ⅱ任务数扩充的理论与实现》，一个老工程师写的，很“真”，里面都是“干货”。
直接上代码。
先看原版先：
C++ Code
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#include <stdio.h>
typedef unsigned char INT8U; /* Unsigned 8 bit quantity */ INT8U OSRdyGrp; INT8U OSRdyTbl[ 8]; //即将要运行的任务列表 //OSMapTbl[]：就绪任务表；对应OSRdyGrp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT8U const OSMapTbl[] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80}; //******************************************************************************************************* //最高优先级任务查找表(PRIORITY RESOLUTION TABLE) //注意: 变址索引表是位模式，找出就绪态最高优先级别任务，给定值应符合高优先级位位值(0~7) //OSUnMapTbl[]：最高优先级任务查找表；对应OSRdy Grp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT8U const OSUnMapTbl[] = { 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x00 to 0x0F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x10 to 0x1F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x20 to 0x2F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x30 to 0x3F */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x40 to 0x4F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x50 to 0x5F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x60 to 0x6F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x70 to 0x7F */ 7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x80 to 0x8F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x90 to 0x9F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xA0 to 0xAF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xB0 to 0xBF */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xC0 to 0xCF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xD0 to 0xDF */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xE0 to 0xEF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */ }; int main( void) { INT8U x,y; INT8U prio; //使任务进入就绪状态 prio = 5; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 15; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 25; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 35; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 45; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >> 3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 5; //使任务脱离就绪状态 if((OSRdyTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07]) == 0) OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3]; y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp]; x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]; prio = (y << 3) + x; printf( "High Priority = %d \n",prio); printf( "x = %d \n",x); printf( "y = %d \n",y); getchar(); return 0; } |
再看改进版1：
| 支持的任务数 | 额外开辟的内存空间 |
| 原版：64 | 256-OSUnMapTbl[256]+8-OSMapTbl[]+1-OSRdyGrp |
| 512 | 256-OSUnMapTbl[256]+8-OSMapTbl[]+1-OSRdyGrpX+8-OSRdyGrpY8[] |
| 4096 | 256-OSUnMapTbl[256]+8-OSMapTbl[]+1-OSRdyGrpX+8-OSRdyGrpY[8]+64-OSRdyGrpZ[8][8] |
此方法需要额外的空间来换取时间，换取的比率大致是64倍（抛去固定项，即在原版本的基础之上的空间），即如果要支持512个任务，则需要额外8byte的字节空间；如果要支持4096个任务，则需要额外64个byte的空间。
而且必须8倍8倍的张，原因是此方法是在维度上面的扩充，原版本相当于2维空间，此处为3维空间，当然还可以在扩，但是实现比较复杂。
支持512个任务
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#include <stdio.h> typedef unsigned char INT8U; /* Unsigned 8 bit quantity */ INT8U OSRdyGrpX; INT8U OSRdyGrpY[8]; INT8U OSRdyTbl[8][8]; //即将要运行的任务列表 //OSMapTbl[]：就绪任务表；对应OSRdyGrp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT8U const OSMapTbl[] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80}; //******************************************************************************************************* //最高优先级任务查找表(PRIORITY RESOLUTION TABLE) //注意: 变址索引表是位模式，找出就绪态最高优先级别任务，给定值应符合高优先级位位值(0~7) //OSUnMapTbl[]：最高优先级任务查找表；对应OSRdy Grp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT8U const OSUnMapTbl[] = { 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x00 to 0x0F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x10 to 0x1F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x20 to 0x2F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x30 to 0x3F */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x40 to 0x4F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x50 to 0x5F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x60 to 0x6F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x70 to 0x7F */ 7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x80 to 0x8F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x90 to 0x9F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xA0 to 0xAF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xB0 to 0xBF */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xC0 to 0xCF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xD0 to 0xDF */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xE0 to 0xEF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */ }; #define t1 (prio >> 6) #define t2 ((prio >> 3) & 0x07) #define t3 (prio & 0x07) int main(void) { INT8U x,y,z; int prio; //使任务进入就绪状态 prio = 257; OSRdyGrpX |= OSMapTbl[t1]; OSRdyGrpY[t1] |= OSMapTbl[t2]; OSRdyTbl[t1][t2] |= OSMapTbl[t3]; prio = 113; OSRdyGrpX |= OSMapTbl[t1]; OSRdyGrpY[t1] |= OSMapTbl[t2]; OSRdyTbl[t1][t2] |= OSMapTbl[t3]; prio = 14; OSRdyGrpX |= OSMapTbl[t1]; OSRdyGrpY[t1] |= OSMapTbl[t2]; OSRdyTbl[t1][t2] |= OSMapTbl[t3]; prio = 11; OSRdyGrpX |= OSMapTbl[t1]; OSRdyGrpY[t1] |= OSMapTbl[t2]; OSRdyTbl[t1][t2] |= OSMapTbl[t3]; prio = 11; //使任务脱离就绪状态 if((OSRdyTbl[t1][t2] &= ~OSMapTbl[t3]) == 0) { OSRdyGrpY[t2] &= ~OSMapTbl[t2]; if((OSRdyGrpY[t1] &= ~OSMapTbl[t2]) == 0) OSRdyGrpX &= ~OSMapTbl[t1]; } z = OSUnMapTbl[OSRdyGrpX]; y = OSUnMapTbl[OSRdyGrpY[z]]; x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[z][y]]; prio = (z<<6)+(y<<3) + x; printf("High Priority = %d \n",prio); printf("x = %d \n",x); printf("y = %d \n",y); printf("z = %d \n",z); getchar(); return 0; } |
再再看改进版2：
此方法为线性扩张，需要修改OSRdyGrp的类型和OSRdyTbl[]的长度，每增加64个任务，就增加一个判断分支，需要的额外空间没有改进版1多，实现较简单，但是扩张速度没有改进版1来得快，是线性的。
支持128个任务
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#include <stdio.h> typedef unsigned char INT8U; /* Unsigned 8 bit quantity */ typedef unsigned short INT16U; INT16U OSRdyGrp; INT8U OSRdyTbl[16]; //即将要运行的任务列表 //OSMapTbl[]：就绪任务表；对应OSRdyGrp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT16U const OSMapTbl[] = { 0x0001, 0x0002, 0x0004, 0x0008, 0x0010, 0x0020, 0x0040, 0x0080, 0x0100, 0x0200, 0x0400, 0x0800, 0x1000, 0x2000, 0x4000, 0x8000}; //******************************************************************************************************* //最高优先级任务查找表(PRIORITY RESOLUTION TABLE) //注意: 变址索引表是位模式，找出就绪态最高优先级别任务，给定值应符合高优先级位位值(0~7) //OSUnMapTbl[]：最高优先级任务查找表；对应OSRdy Grp和OSRbyTbl[i]的位值(0~7) INT8U const OSUnMapTbl[] = { 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x00 to 0x0F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x10 to 0x1F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x20 to 0x2F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x30 to 0x3F */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x40 to 0x4F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x50 to 0x5F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x60 to 0x6F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x70 to 0x7F */ 7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x80 to 0x8F */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x90 to 0x9F */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xA0 to 0xAF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xB0 to 0xBF */ 6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xC0 to 0xCF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xD0 to 0xDF */ 5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xE0 to 0xEF */ 4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */ }; int main(void) { INT8U x,y; INT8U prio; //使任务进入就绪状态 prio = 5; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >>3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 100; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >>3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 111; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >>3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 120; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >>3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 125; OSRdyGrp |= OSMapTbl[prio >> 3]; OSRdyTbl[prio >>3] |= OSMapTbl[prio & 0x07]; prio = 5; //使任务脱离就绪状态 if((OSRdyTbl[prio >> 3] &= ~OSMapTbl[prio & 0x07]) == 0) OSRdyGrp &= ~OSMapTbl[prio >> 3]; if((OSRdyGrp & 0xff) != 0) { y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp & 0xff]; x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]; prio = (y << 3) + x; } else { y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp >> 8]; x = OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y + 8]]; prio = 64 + (y << 3) + x; } printf("High Priority = %d \n",prio); printf("x = %d \n",x); printf("y = %d \n",y); getchar(); return 0; } |
