多工設計 玩轉嵌入式多工程式設計筆記三

2021-09-07 05:31:28 字數 2122 閱讀 8937

目錄

2 核 4 執行緒

1mhz 就是 1us

大小核(big.little)

核心指令(opcode)

手動排程(編譯時刻排程)(compile-time schedule)

自動排程(runtime schedule)

任務平面(task plane)

「任務多元化原則」

資料完整性

共享資源

2 核: cpu 中存在兩條流水線,可以並行執行兩個執行緒。

4 執行緒:cpu 總共提供了 4 個暫存器頁,可以同時儲存 4 套不同的上下文。

1us 對應乙個指令週期。

12mh:1us 時間內就有 12 個指令週期。

500kh:1us 時間內就有 0.5個指令週期。

假設所有指令都是單指令週期的,這樣 1 個指令週期就對應一條指令,假設每條指令都是 2 個位元組大小(16 位指令)。1ms 時間內 1mhz 的系統可以執行大約 2kb 的**,乙個 12mhz 的系統可以執行 24kb 的**。

在 1mhz 的系統中對於乙個 1khz的毫秒中斷,中斷處理程式越接近 2kb,就說明系統越可能「丟中斷「。

我們來看乙個例項:評估乙個 10khz 的外中斷,中斷處理程式允許的理論最大安全尺寸是多少?

首先,我們要搞清楚系統的指令大小和指令集的週期數情況。以 arm cortex m3 為例,其指令大

部分為單週期指令,支援 16 位指令和 32 位指令。為了評估中斷處理程式的尺寸上線,我們可以分別以16 位指令和 32 位指令為基礎計算出兩個結果作為參考範圍;

其次,我們要搞清楚系統頻率。假設系統頻率為 72mhz,已知 10khz 等效於 100us,則中斷處理

程式的理論最大尺寸範圍是(72 * 100 * 2)位元組到(72 * 100 * 4)位元組,即 14.4kb 到 28.8k 之間。取最小值 14.4kb。

結論,中斷處理程式及其呼叫的子函式,其尺寸總和至少要小於 14.4kb 才能確保 10khz 的中斷得

到及時的響應。由於未考慮迴圈、分支以及其它任務的存在,以上結果僅用於粗略的快速評估,實際**通常應該遠小於這一上線值。當實際尺寸接近或者超過 14.4kb 時基本可以判定系統無法及時穩定的響應中斷。

arm cortex a 系列:大小核(big.little)結構。

輪詢(round-robin)/狀態機(fsm)

作業系統(os)在執行時刻(runtime)通過某種排程演算法自動的進行任務拆分和排程的方式。

互有原子性的任務在同乙個任務平面上。

任務平面的定義不具備傳遞性。

裸機環境下,在未開啟中斷巢狀的情況下,具有相同優先順序的中斷處理程式在同乙個任務平面上。每個中斷優先順序都是乙個任務平面。

裸機環境下,超級迴圈裡阻塞執行的任務,乙個任務完成之前不允許別的任務執行,因此相互具有原子性——在同乙個任務平面上。

裸機環境下,超級迴圈裡併發執行的任務,在每個迴圈週期內所有的任務均只執行一小部分,從每個任務的視角來看,任務執行的過程不停的被打斷,因而這些任務彼此之間不具有原子性——處於不同的任務平面上,且每個任務都獨佔乙個任務平面。

作業系統環境下,如果任務的優先順序都必須不同,則每個任務都獨佔乙個任務平面,每個優先順序都是乙個任務平面,例如 µcosii。

作業系統環境下,如果任務的優先順序允許相同,且同優先順序任務彼此不能打斷時,擁有相同優先順序的任務在同乙個任務平面上,每個任務優先順序都是乙個任務平面。

作業系統環境下,如果任務的優先順序允許相同,且同優先順序任務彼此能夠打斷,則所有任務都獨佔乙個任務平面。這種情況我們在後續的模型中有專門的分類和討論。

簡單說就是進行多工開發時,為了保證系統的可靠性,應該假設每個任務彼此都是可以相互打斷的,在這種「最壞」假設下開發出來的**顯然適應所有的情況。

資料完整性問題的本質是操作的原子性問題,是由任務併發特性引起的。

保護共享:在訪問共享資源時遮蔽上下文切換。

# define safe_atom_code(...)

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