手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（三）

本文主要是介绍手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（三），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

继续......

if (ticks > 0u) {                            /* 0 means no delay!                                  */OS_ENTER_CRITICAL();y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task                                 */OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;if (OSRdyTbl[y] == 0u) {OSRdyGrp &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitY;}OSTCBCur->OSTCBDly = ticks;              /* Load ticks in TCB                                  */OS_EXIT_CRITICAL();OS_Sched();                              /* Find next task to run!                             */}

依然是这一部分，接下来的重点是这个函数：OS_Sched()

这个函数实在是太重要了，因此我不得不慎重。

首先看一下官方的注释：

/*********************************************************************************************************
* SCHEDULER
*
* Description: This function is called by other uC/OS-II services to determine whether a new, high
* priority task has been made ready to run. This function is invoked by TASK level code
* and is not used to reschedule tasks from ISRs (see OSIntExit() for ISR rescheduling).
*
*********************************************************************************************************/

从上面的说明可以看出，这个函数的作用，主要是用来调度当前已经进入了就绪状态的最高优先级任务，然后切换进去。

函数定义如下：

void  OS_Sched (void)
{
#if OS_CRITICAL_METHOD == 3u                           /* Allocate storage for CPU status register     */OS_CPU_SR  cpu_sr = 0u;
#endifOS_ENTER_CRITICAL();if (OSIntNesting == 0u) {                          /* Schedule only if all ISRs done and ...       */if (OSLockNesting == 0u) {                     /* ... scheduler is not locked                  */OS_SchedNew();OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {          /* No Ctx Sw if current task is highest rdy     */
#if OS_TASK_PROFILE_EN > 0uOSTCBHighRdy->OSTCBCtxSwCtr++;         /* Inc. # of context switches to this task      */
#endifOSCtxSwCtr++;                          /* Increment context switch counter             */OS_TASK_SW();                          /* Perform a context switch                     */}}}OS_EXIT_CRITICAL();
}

关于任务调度的部分肯定是原子操作，不允许任何中断存在，因此必须要关闭中断。

其次，任务调度不能发生在中断中以及任务调度器上锁的情况，因此必须加以判定。

上面的内容比较简单，去掉那些判断和宏开关，我们需要关注的重点主要在以下的部分：

OS_SchedNew();
OSTCBHighRdy = OSTCBPrioTbl[OSPrioHighRdy];
if (OSPrioHighRdy != OSPrioCur) {         /* No Ctx Sw if current task is highest rdy     */OS_TASK_SW();                          /* Perform a context switch                     */
}

首先看这个函数：OS_SchedNew()

函数定义如下：

static  void  OS_SchedNew (void)
{
#if OS_LOWEST_PRIO <= 63u                        /* See if we support up to 64 tasks                   */INT8U   y;y             = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
#else                                            /* We support up to 256 tasks                         */INT8U     y;OS_PRIO  *ptbl;if ((OSRdyGrp & 0xFFu) != 0u) {y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp & 0xFFu];} else {y = OSUnMapTbl[(OS_PRIO)(OSRdyGrp >> 8u) & 0xFFu] + 8u;}ptbl = &OSRdyTbl[y];if ((*ptbl & 0xFFu) != 0u) {OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 4u) + OSUnMapTbl[(*ptbl & 0xFFu)]);} else {OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 4u) + OSUnMapTbl[(OS_PRIO)(*ptbl >> 8u) & 0xFFu] + 8u);}
#endif
}

因为我们的系统最高支持64个任务，所以去掉那些我们不需要关注的地方，函数定义简化如下：

static  void  OS_SchedNew (void)
{INT8U   y;y  = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);
}

看着好像很简单，整个函数就两句话，但是，只要能把这两句话给弄明白了，关于调度的东西基本上就都没问题了。

关于变量OSRdyGrp与数组OSRdyTbl[]的意义，相信各位都已经十分理解，分别代表组就绪状态和任务就绪状态，那么新出来的这个数组OSUnMapTbl[]又代表什么呢？它和任务就绪表有什么关系？

跟踪OSUnMapTbl数组的定义可以发现，这是一个常数数组，它里面的内容是只读的，定义如下：

INT8U  const  OSUnMapTbl[256] = {0u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x00 to 0x0F                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x10 to 0x1F                   */5u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x20 to 0x2F                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x30 to 0x3F                   */6u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x40 to 0x4F                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x50 to 0x5F                   */5u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x60 to 0x6F                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x70 to 0x7F                   */7u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x80 to 0x8F                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0x90 to 0x9F                   */5u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0xA0 to 0xAF                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0xB0 to 0xBF                   */6u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0xC0 to 0xCF                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0xD0 to 0xDF                   */5u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, /* 0xE0 to 0xEF                   */4u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u, 3u, 0u, 1u, 0u, 2u, 0u, 1u, 0u  /* 0xF0 to 0xFF                   */
};

这个表还不小，一眼看去脑袋都大了，它到底是个什么玩意儿？别慌，听我慢慢讲解……

依然举个例子，现在我们的系统只有两个任务（0和12），当前的任务优先级是0，然后这个任务进入了延时，这个时候根据前面了解的东西：

 y            =  OSTCBCur->OSTCBY;        /* Delay current task */                             OSRdyTbl[y] &= (OS_PRIO)~OSTCBCur->OSTCBBitX;

这个优先级为0的任务已经被设置为了未就绪状态，也就是把它的就绪表清空了，对应的OSRdyTbl[0]肯定是0，由于只有两个任务，因此对应的OSRdyGrp的最后一个bit位，也肯定是0，。

然后我们还有一个优先级为12的任务已经准备就绪， 那么代码执行到了这里，任务的OSRdyTbl[1]必然等于0x10，组号OSRdyGrp必然等于0x02，把2带进这个常数表，得到的结果是：1

这个“1”有什么意义？

y             = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);

结论：这两句代码真正的功能，就是从系统中，把当前已经就绪了的任务里，优先级最高的那个任务给找出来，而这个任务也就是我接下来要切换进去的那一个。

假设现在我们系统中只有两个任务，一个优先级为0（未就绪），一个优先级为12（就绪），现在我们就来看看，他到底是怎么把12这个数据给找出来的。

上面说了，当一个任务的优先级是确定数的时候，他的组号、组内坐席号，偏移量等都是确定的。

当只有任务12就绪时，这个时候组号OSRdyGrp必然等于0x02，那么把它带入那个常数表中，得到结果y为1。

在把1带入数组OSRdyTbl[1]中，等到结果的结果是0x10（参考上一节），把0x10带入常数表，得到的结果OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]] == 4

这个y等于1，把它向左移动3个bit，得到的结果是8（二进制00001000）……最后的结果8 + 4 = 12。

没想到它真的把我需要的优先级给算出来了，到底是怎么做到的？

其实，UCOSII使用的这种方法被叫查表法，根据一定的规律，直接计算出当前优先级最高的那个任务号。

那个看似莫名其妙的常数表OSUnMapTbl，其实它所代表的意思，是0~255个数字中，1所在的最低位：

比如1，二进制00000001，在它的最低位出现了1，那么带入常数表一查，发现OSUnMapTbl[1] = 0，也就是第0位出现了1。

比如2，二进制00000010，在它的次低位出现了1，那么带入常数表一查，发现OSUnMapTbl[2] = 1，也就是第1位出现了1。

比如3，二进制00000011，在它的最低位出现了1，那么带入常数表一查，发现OSUnMapTbl[3] = 0，也就是第0位出现了1。

　　……

比如12，二进制00001100，在它的第2位出现了1，那么带入常数表一查，发现OSUnMapTbl[12] = 2，也就是第2位出现了1。

比如63，二进制011111111，在它的最低位出现了1，那么带入常数表一查，发现OSUnMapTbl[3] = 0，也就是第0位出现了1。

因为有了这个表，算法上才可能做到无论有多少个任务进入了就绪的状态，我都能轻轻松松地取出优先级最高的那一个，根据变量OSRdyGrp的状态，我可以找到那些组有就绪的任务，

如果第0组和第3组内都有就绪的任务，那么OSRdyGrp肯定等于0x05，但是我根本不用关心第3组的状态，忽略即可，因为第0组明显优先程度更大，我只需要继续前往第0组内寻找便可。

进入第0组内部后，假如优先级为1和优先级为5的任务都就绪了，变量OSRdyTbl[0] == 0x22（二进制00100010），我肯定要执行优先级为1的任务，那么我就直接把这个数据带进那个常数表中去查寻，看看最低位出现1的位置，也就是就绪的任务到底是哪一个，

只要找到了它，别的任务就算是就绪状态，我也不用管了……查表法便是基于这个原理。

y             = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3u) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);

再看一下这两句代码，第一句代码的意思是：找到就绪任务中优先级最高的组号，比如1组和3组都就绪了，我需要的结果是：1。

第二句代码中的这句话OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]的意思是：找到在这个组中，优先级最高的任务的坐席号，也就是偏移量，比如任务12和任务13都就绪了，我需要的结果是：4（代表任务12的偏移）。

整个第二个代码的意思是：把组号和组内坐席号组合起来，形成最后的任务优先级。

如果想不明白的话，可以参考上一章：

ptcb->OSTCBY             = (INT8U)(prio >> 3u);
ptcb->OSTCBX             = (INT8U)(prio & 0x07u);

这两句话的意思，在建立任务的时候，把一个好好的优先级给拆开，现在终于是把它们给重新合上了。

问：现在回过头看，OS_SchedNew这个函数的作用是什么？

答：很明显，它的作用就是寻找到，在当前已经就绪的任务中，优先级最高的那一个任务。

问：题外话，思考一个问题，为什么要用查表法呢？如果是自己来做这个策略，有没有其他的方法？

答：当然有，如果是我来做，或许可以建立一个大表，里面装有所有任务的就绪状态，然后写一个for循环，每次进行任务切换的时候，从低到高依次判断，如果任务状态位bit是1，那么就证明这个任务是就绪了的，立即跳出去进行任务切换，如果任务状态bit是0，那就证明这个任务没有就绪，继续进行下一个判断，我想这样肯定更容易理解一些。

不过这样做有一个问题，如果当前我就绪的任务优先级是0，那么在第一个循环就能找到任务，然后任务切换，时间比查表法块很多，如果我就绪的任务是255呢？那么我可能就需要循环255次才能找到就绪的任务，那么时间肯定会很长。

用这种方法会导致寻找就绪任务需要的时间完全不能确定，有时候短，有时候长，然而这对于一个系统而言，最怕的就是这种不确定因素。

查表法和循环法就完全不同了，它虽然死板一些，但不管当前系统有多少任务，不管当前有多少任务是处于就绪状态，它每次计算出最高优先级的任务的时间是一定的，这种确定性对于系统很重要。

待续......

这篇关于手把手，嘴对嘴，讲解UCOSII嵌入式操作系统的任务调度策略（三）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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