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文章出处:水木清华★


发信人: doot (ltt), 信区: Embedded
标  题: psos的简单介绍。
发信站: BBS 水木清华站 (Wed Oct 25 11:42:14 2000)
 
是别人翻译的。xixi
pSOS系统结构
    pSOS是一个由标准软组件组成的,可剪裁的实时操作系统。其系统结构如图2.1所示
 
,它分为内核层、系统服务层、用户层。
1. 内核层
    pSOS内核负责任务的管理与调度、任务间通信、内存管理、实时时钟管理、中断服
 
务；可以动态生成或删除任务、内存区、消息队列、信号灯等系统对象；实现了基于优
 
先级的、选择可抢占的任务调度算法，并提供了可选的时间片轮转调度。pSOS Kernel还
 
提供了任务建间通信机制及同步、互斥手段，如消息、信号灯、事件、异步信号等。
    pSOS操作系统在Kernel层中将与具体硬件有关的操作放在一个模块中,对系统服务层
 
以上屏蔽了具体的硬件特性,从而使得pSOS很方便地从支持Intel 80x86系列转到支持MC
 
68XXX系列,并且在系统服务层上对不同应用系统不同用户提供标准的软组件如PNA+、


PHILE+等。
2. 系统服务层
    pSOS系统服务层包括PNA+、PRPC+、PHILE+等组件。PNA+实现了完整的基于流的TCP
 
/IP协议集,并具有良好的实时性能,网络组件内中断屏蔽时间不大于内核模块中断屏蔽时
 
间。PRPC+提供了远程调用库,支持用户建立一个分布式应用系统。PHILE+提供了文件系
 
统管理和对块存储设备的管理。PREPC+提供了标准的C、C++库,支持用户使用C、C++语言
 
编写应用程序。
    由于pSOS内核屏蔽了具体的硬件特性,因此,pSOS系统服务层的软组件是标准的、与
 
硬件无关的。这意味着pSOS各种版本,无论是对80X86系列还是MC68XXX系列,其系统服务
 
层各组件是标准的、同一的,这减少了软件维护工作,增强了软件可移植性。
    每个软组件都包含一系列的系统调用。对用户而言,这些系统调用就象一个个可重入
 
的C函数,然而它们却是用户进入pSOS内核的唯一手段。
3. 用户层
    用户指的是用户编写的应用程序，它们是以任务的形式出现的。任务通过发系统调
 


用而进入pSOS内核,并为pSOS内核所管理和调度。
    pSOS为用户还提供了一个集成式的开发环境（IDE）。pSOS_IDE可驻留于UNIX或DOS
 
环境下,它包括C和C++优化编译器、CPU和pSOS模拟仿真和DEBUG功能。
pSOS内核机制
§3.1  几个基本概念
3.1.1  任务
    在实时操作系统中，任务是参与资源竞争（如CPU、Memory、I/O devices等）
的基本单位。pSOS为每个任务构造了一个虚拟的、隔离的环境，从而在概念上,一个任务
 
与另一个任务之间可以相互并行、独立地执行。任务与任务之间的切换、任务之间的通
 
信都是通过发系统调用（在有些情况下是通过ISR）进入pSOS Kernel,由pSOS Kernel完
 
成的。
    pSOS系统中任务包括系统任务和用户任务两类。关于用户任务的划分并没有一个固
 
定的法则,但很明显,划分太多将导致任务间的切换过于频繁,系统开销太大,划分太少又
 
会导致实时性和并行性下降,从而影响系统的效率。一般说来,功能模块A与功能模块B是
 
分开为两个任务还是合为一个任务可以从是否具有时间相关性、优先性、逻辑特性和功


 
能耦合等几个方面考虑。
3.1.2 优先级
    每个任务都有一个优先级。pSOS系统支持0～255级优先级,0级最低,255级最高。0级
 
专为IDLE任务所有,240～255级为系统所用。在运行时,任务（包括系统任务）的优先级
 
可以通过t_setpri系统调用改变。
3.1.3 任务状态
    pSOS下任务具有三种可能状态并处于这三个状态之一。只有通过任务本身或其他任
 
务、ISR对pSOS内核所作的系统调用才能改变任务状态。从宏观角度看，一个多任务应用
 
通过一系列到pSOS的系统调用迫使pSOS内核改变受影响任务而从运行一个任务到运行另
 
一任务向前发展的。
    对于pSOS kernel，任务在创建前或被删除后是不存在的。被创建的任务在能够运行
 
前必须被启动。一旦启动后，一个任务通常处于下面三个状态之一：
①Executing (Ready)就绪
②Running运行
③Blocked阻塞


    就绪任务是未被阻塞可运行的，只等待高优先级任务释放CPU的任务。由于一个任务
 
只能由正运行的任务通过调用来被启动，而且任何时刻只能有一个正在运行的任务，所
 
以新任务总是从就绪态开始。
    运行态任务是正在使用CPU的就绪任务， 系统只能有一个running任务。一般runni
 
ng任务是所有就绪任务中优先级最高的，但也有例外。
    任务是由自身特定活动而变为阻塞的，通常是系统调用引起调用任务进入等待状态
 
的。所以任务不可能从ready态到blocked态，因为只有运行任务才能执行系统调用。
3.1.4 任务控制块
    任务控制块TCB是pSOS内核建立并维护的一个系统数据结构,它包含了pSOS Kernel调
 
度与管理任务所需的一切信息,如任务名、优先级、剩余时间片数、当前寄存器状态等。
 
    在有的RTOS中,任务的状态与任务TCB所处的队列是等同的。pSOS操作系统将二者分
 
为两个概念,例如任务处于阻塞状态,但它的TCB却处于消息等待队列、信号灯等待队列、
 
内存等待队列、超时队列之一。
    pSOS启动时,将根据Configuration Table中的参数kc_ntask建立一个包含kc_ntask


 
个TCB块的TCB池,它表示最大并行任务数。在创建一个任务时,分配一个TCB给该任务,在
 
撤销一个任务时,该TCB将被收回。
3.1.5 对象、对象名及ID号
    pSOS Kernel是一个面向对象的操作系统内核,pSOS系统中对象包括任务、memory
regions、memory partitions、消息队列和信号灯。
    对象名由用户定义（4位ASCII字符）,并且在该对象创建时作为系统调用obj_CREAT
E
的一个人口参数传给pSOS Kernel。pSOS Kernel反过来赋予该对象一个唯一的32位ID号
 
。除obj_CREATE和obj_IDENT外,所有涉及对象的系统调用都要用到对象ID号。
    创建对象的任务通过obj_CREATE就已经知道了该对象的ID号,其余任务可通过obj_
IDENT或通过全局变量（如果已经为该任务的ID号建立了一个全局变量的话）获取该对象
 
的ID号。对象ID号隐含了该对象控制块（如TCB、QCB）的位置信息,这一位置信息被pSO
S
Kernel用于对该对象的管理和操作,如挂起/解挂一个任务、删除一个消息队列等。
3.1.6 任务模式字Mode  word.
    每个任务带有一个mode  word，用来改变调度决策或执行环境。主要有以下四个参
 
数


    Preemption Enabled/Disabled.
    Roundrobin Enabled/Disabled
    Interupts Enabled/Disabled.
    ASR Enabled/Disabled:  每个任务有一个通过as-catoh建立起来的异步信号服务例
 
程ASR。异步信号类似于软件中断。当ASR位为1时as-catch所指向的任务将会被改变执行
 
路径，先执行ASR，再返回原执行点。
§3.2  任务调度
3.2.1 影响动态调度效果的两个因素
    pSOS采用优先级+时间片的调度方式。有两个因素将影响动态调度的效果:一是优先
 
级可变（通过t_setpri系统调用改变任务的优先级）；二是任务模式字中的preemption
 
 bit位和roundrobin bit位。preemption bit位决定不同优先级的任务是否可抢占,并和
 
roundrobin bit位一起决定任务的时间片轮转是否有效。
3.2.2 引起任务调度的原因及结果
    pSOS系统中引起调度的原因有两条:
1. 在轮转方式下时间片到
2. pSOS系统调用引发任务调度。该系统调用可能是ISR发出的,也可能是某个任务发出的
。


    pSOS任务调度的结果有两种:
1. 引起运行任务切换,这指的是
2. 不引起运行任务切换,这指的是
    不论任务调度是否引发运行任务切换,都有可能引起一个或多个任务状态变迁。
3.2.3 运行任务的切换
一、何时切换
    下面三种情况将引发运行任务切换：
1. 在时间片轮转方式下（此时任务模式字的roundrobin bit与preemption bit均为
enable），运行任务Task A的时间片用完,且Ready队列中有相同优先级的其它任务，则
 
Task A退出运行。
2. 在运行任务Task A的Mode word的preemption bit位为enable的前提下,若Task A发出
 
的某条相同调用引发一个优先级高于Task A的任务Task B从Block状态进入Reary状态,则
 
将Task B投入运行。
3. ISR使用I_RETURN系统调用,则ISR退出运行,pSOS Kernel选择Ready队列中优先级最高
 
的任务投入运行（这一任务并不一定是被ISR打断的前运行任务）。
二、如何切换
    上述三类运行任务的切换,其具体的pSOS Kernel运作过程并非完全一样,但彼此之间
 


差别不大。为了简单起见,我们以
为例对切换过程作一简单叙述。这一过程可细分为4个步骤：
1. 任务A运行信息保存（_t_save  proc far）
        这一过程主要完成修改系统工作标志，保存切换点地址及运行信息、任务A栈调
整?br> 栈
指针保存、栈切换、参数及返址入栈等一系列工作。
2.任务A入就绪队列（void  t_in_chain）
        这一过程将任务A的TCB块按优先级顺序插入就绪队列。
3.选择一个高优先级任务B（void  t_choice(  )）
        按一定算法从就绪队列中选出最高优先级任务B的TCB块,并使运行指针指向它。
 
4.将任务B投入运行（_t_run proc far）
        从系统栈切换到任务B栈，用任务B的TCB块中保存的信息恢复上次运行被打断的
地?br> ,恢
复任务运行环境，于是任务B开始继续运行。
    图3.1反映了典型任务切换过程中CPU控制权的转移、各堆栈活动生命期、任务活动
 
生命期等信息。图中
          t1,t4为切换点   t2,t3为开/关中断
      Tsch=t4-t1        // Tsch为任务切换时间


它们是实时操作系统最重要的两个性能指标。
 
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