非搶占式內核
非搶占式內核要求每個任務(線程)都做一些事情來明確放棄對 CPU 的控制,為了保持多任務并發的錯覺,必須要有這一步操作。
非搶占式調度也稱為協作多任務,任務相互協作以共享 CPU,異步事件仍然由 ISR 處理。ISR 可以使更高優先級的任務準備好運行,但 ISR 總是返回到被中斷的任務。
只有當當前任務放棄 CPU 時,新的更高優先級任務才會獲得對 CPU 的控制。
非搶占式內核的優點之一是中斷延遲更低,在任務級別,非搶占內核也可以使用不可重入函數。每個任務都可以使用不可重入函數,而不必擔心被另一個任務破壞。這是因為每個任務都可以在放棄 CPU 之前運行到完成。但是,不應允許不可重入函數放棄對 CPU 的控制。
使用非搶占式內核的任務級響應可能比前臺/后臺系統低得多,因為任務級響應現在由最長任務的時間給出。
非搶占式內核的另一個優點是較少需要通過使用信號量來保護共享數據。每個任務都擁有 CPU,你不必擔心任務會被搶占。當然,這不是絕對的,在某些情況下,仍應使用信號量。共享 I/O 設備可能仍需要使用互斥信號量;例如,任務可能仍需要對打印機的獨占訪問。
(1) 任務正在執行但被中斷。(2) 如果中斷被使能,CPU 向量(跳轉)到 ISR。(3) ISR 處理事件并使更高優先級的任務準備好運行。(4) ISR完成后,執行返回指令,CPU返回被中斷的任務。(5) 任務代碼在中斷指令之后的指令處恢復。(6) 當任務代碼完成時,它調用內核提供的服務,將 CPU 交給另一個任務。(7) 內核看到更高優先級的任務已經準備好運行,因此,內核執行上下文切換,以便它可以運行(即執行)更高優先級的任務來處理由 ISR 發出信號的事件。
非搶占式內核最重要的缺點是響應性:已準備好運行的較高優先級任務可能需要等待很長時間才能運行,因為當前任務應該及時放棄CPU使用權。
與前臺/后臺系統中的后臺執行一樣,非搶占式內核中的任務級響應時間是不確定的;你永遠不知道最高優先級的任務何時才能獲得 CPU 的控制權。這個操作由你的應用程序來決定怎么時候放棄對 CPU 的控制。
總而言之,非搶占式內核允許每個任務運行,直到它自愿放棄對 CPU 的控制。中斷搶占任務,ISR 完成后,ISR 返回到被中斷的任務。任務級響應比前臺/后臺系統要好得多,但仍然是不確定的,因此,很少有商業內核是非搶占式的。
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