Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

• Активности (Executing/active/running — A): задача управляется процессором, выполняя часть своей программы. Так как наша система содержит только один процессор, только одна задача может быть в активном состоянии в любое данное время. Задача остается в активном состоянии, пока не происходит одно из трех событий:

1) завершаются необходимые для выполнения задачи действия;

2) она выгружается задачей с более высоким приоритетом;

3) она возвращает управление операционной системе.

Во всех этих случаях задача переходит от активного состояния в состояние готовности. Эти варианты станут более ясными, когда мы обсудим различные типы систем ОСРВ в разделе 8.5. Из активного состояния задача может также переходить в состояния ожидания.

• Ожидание (Wait — W): выполнение задачи было отсрочено. Она остается в ждущем состоянии на заданном отрезке времени и затем переходит в состояние готовности, ожидая обработки. Задача переводится в состояние ожидания временно, чтобы выделить время для обработки задач с более низким приоритетом.

• Приостановка (suspended — S): задача ждет некоторого ресурса. Как только ресурс становится доступным, задача переходит в состояние готовности и ждет процессорного времени.

• Восстановление (rescheduling — X): Это состояние вводится каждый раз, когда задача выполнена, но не может сразу же перейти в состояние готовности. В этом случае, задача остается в состоянии восстановления, пока не закончится необходимый интервал восстановления (RSI). Как только это происходит, задача снова переходит в состояние готовности.

Приведенная диаграмма состояний задач может быть выполнена с помощью программного кода, использующего команду switch, которая позволяет нам точно управлять переходами в зависимости от состояния.

/********************************************************************/

char task_state_diagram(char present_state, char action) {

char next_state;

switch (present_state) {

case 'D': /*если состояние бездействия (D) и выбрана опция create(c), то */

/* задача переходит в состояние готовности, в противном */

/* случае она остается в состоянии бездействия (D) */

if (action == 'с') next_state = 'R';

else next_state = 'D';

break;

case 'R': /*если задача в состоянии готовности (R), процессор доступен */

/* и задача имеет наивысший приоритет,то она переходит в */

/* активное состояние (A). Это состояние обозначается */

/*присвоением переменной action значения (g). */

if (action == 'g') next_state = 'A';

else next_state = 'R';

break;

case 'A': /*из состояния активности(A)задача переходит в состояние */

/*определяемое значением переменной action. */

if (action == 'p') /*время ожидания или приостановка задачи*/

next_state = 'R'; /*возврат в состояние готовности*/

else if (action == 'w')

/*переход в состояние ожидания*/

next_state = 'W'; /*состояние ожидания */

else if (action == 'n') /*ресурс недоступен */

next_state = 'S';

/*задача переходит в состояние приостановки*/

else if (action == 'd')

/*завершается выполнение задачи*/

next_state = "X';

/*если требуется время для */

/* восстановления */

else if (action == 'x') /*задача исключается */

next_state = 'D'; /*возврат в состояние бездействия */

else next_state = 'A'; /*остается в состоянии активности */

break;

case 'X': /*из состояния восстановления (X) переход в состояние */

/*готовности (R)по сигналу таймера восстановления (t). */

if (action=='t') /*ожидается сигнал таймера восстановления*/

next_state='R'; /*задача переходит в состояние готовности*/

else next_state='X';

break;

case 'W': /*из состояния ожидания (W) переход в состояние готовности (R)*/

/*по сигналу таймера ожидания (e). */

if (action == 'e') /*ожидание сигнала таймера*/

next_state = 'R'; /*возврат в состояние готовности*/

else next_state = 'W';

break;

case 'S': /*из состояния приостановки (S) переход в состояние готовности (R)*/

/*при появлении ожидаемого ресурса (a) */

if (action == 'a') /*необходимый ресурс доступен*/

next_state = 'R'; /*переход в состояние готовности*/

else next_state = 'S';

break;

return next_state;

}

}

/********************************************************************/

Блок управления задачами.Как мы уже упоминали, задачи представляют собой независимые, асинхронные и взаимодействующие процессы, для взаимосвязанного выполнения которых необходим один и тот же процессор. Давайте вспомним о нашем бесстрашном официанте из предшествующего раздела. Официант (процессор) должен удовлетворять запросы нескольких заказчиков (задач), используя при этом ограниченные ресурсы. Так как официант (процессор) переключается с обслуживания одного столика заказчиков (от одной задачи) к другому, ему, или ей необходимо помнить состояние (контекст) каждого из столиков (задач), чтобы обеспечить качественное обслуживание.

В этом разделе мы рассмотрим, как ОСРВ «запоминает» и отслеживает состояние каждой задачи, чтобы позволить каждой задаче выполнить свой процесс. Вы, наверное, думаете: «А в чем сложности? Позвольте процессу, который стал активным завершиться». Но как мы иллюстрировали в примере с роботом, это невозможно. Так, в системе с большим количеством конкурирующих задач, некоторые задачи низким приоритетом никогда не выполнялись бы процессором. Вообразите, что случилось бы, если наш официант (процессор) посвятил все свое время одному столику (процесс) до полного его обслуживания, не обращая внимания на все остальные столики (задачи).

Мы не знаем точно, как хороший официант следит за многими столиками одновременно. А вот ОСРВ для отслеживания состояния каждой задачи обычно использует блок управления задачами (TCB). Каждая задача в ОСРВ имеет собственную связь с TCB, которая обеспечивает текущую информацию о задаче. Эта информация используется и модифицируется ядром ОСРВ, чтобы эффективно отслеживать, планировать и выполнять весь набор задач данной системы. Мы должны подчеркнуть, что TCB изменяется только операционной системой. Задача не имеет прямого контакта с TCB, хотя этот блок содержит наиболее обновленную информацию о задаче.

Структура TCB показана на рис. 8.15. Когда ОСРВ переключается с одной задачи на другую, вся ключевая информация о текущей задаче должна быть надежно сохранена перед переключением к следующей задаче. Таким образом, когда задача позже получает процессорное время, она может продолжить процесс с того места, где он был остановлен, при выгрузке. Как мы говорили ранее, эта ключевая информация задачи называется контекстом.

Рис. 8.15.Блок управления задачами