ucos ii是怎麼實現多任務運行的？

01-26

ucos上建立一個任務，格式如上圖，它是一個死循環，但如果我建立了五個任務，並且五個任務裡面沒有延時，就只是像無操作系統那樣寫法，用死循環讓它們一直跑，那這五個任務可以實現並行嗎。
經大神提醒，用並行這個詞是錯的，應該是並發。^_^

RTOS有一個系統時鐘節拍，ucos有API可以自己設置，通常設置為1ms，意味著每1ms調度一次任務，ucos不支持時間片輪番調度（不支持相同的優先順序）。除非等待資源或者你自己調用延時，否則高優先順序的任務就一直佔用CPU。（對於linux會分時復用，ucos不會）

/****二次修改****/

@DarinLi

查了下ucosiii支持時間片調度，很久沒寫mcu程序了

和中斷程序打斷執行的機制類似。

最近有用到ucosiii，跟ucosii還是有點區別，但是本質還是沒有多大變化。一般跑ucos的都是單片機。如果是Soc基本上都跑linux了。這裡我們要說一下基本知識，就是CPU的線程問題，像我電腦的CPU是i7的，四核八線程，所以他可以同時跑個8任務。而單片機只是單核單線程，所以每次只能跑一個任務，如果是裸機，那就是main()函數裡面面的while(1)。那中斷和定時器也是一樣的不是意味著他可以同時執行中斷任務和mian函數的任務，而是觸發中斷之後，暫停main函數中的任務，把當前的任務信息保存起來，然後去執行中斷函數裡面的任務，執行完了再恢復mian函數，從上次中斷的地方繼續執行。如果中斷任務執行的時候，又有其他中斷且是優先順序比當前執行中斷高的，那個這個中斷會暫停，把當前任務狀態保存起來，去執行那個優先順序更高的中斷，執行完成後再執行這個中斷，然後再繼續執行main函數。

所以，有人就想了這樣一個辦法，用定時器計時進行計數，然後把任務的總周期定下來，然後把時間分成好幾份，分配給不同的函數，此時這每一個函數執行不同的功能，相同於執行不同的任務。這種做法應該叫狀態機，不能叫操作系統。匿名四軸飛行器最早期的代碼就是這樣子寫的，不過他全部代碼放在中斷裡面執行，這樣就不用自己寫任務切換函數了，但是這個方法不是最好的方法，會有一些問題，中斷函數應該不能寫過於大的任務。

所以，現在的ucos之類的操作系統都採用了分時復用的方法，就是在不同的時間執行不同的任務函數。這個時鐘由滴答定時器產生，一般為5ms中斷一次，每次中斷，都會去檢查任務就緒表，如果有高優先順序任務就緒了，就去執行他，然後把當前執行的任務保存在任務堆棧中，所以每個任務創建之前，都要先初始化一片內存用於存放當前任務執行的狀態，如下面代碼所示：

#define NRF24L01_STK_SIZE 128 OS_TCB NRF24L01TCB; CPU_STK NRF24L01_STK[NRF24L01_STK_SIZE]; OSTaskCreate ((OS_TCB *)NRF24L01TCB, (CPU_CHAR *)"NRF24L01", (OS_TASK_PTR )NRF24L01_task, (void *)0, (OS_PRIO )NRF24L01_TASK_PRIO, (CPU_STK *)NRF24L01_STK, (CPU_STK_SIZE )NRF24L01_STK_SIZE/10, (CPU_STK_SIZE )NRF24L01_STK_SIZE, (OS_MSG_QTY )0, (OS_TICK )0, (void *)0, (OS_OPT )OS_OPT_TASK_STK_CHK | OS_OPT_TASK_STK_CLR, (OS_ERR *)err);

這就是創建一個任務的函數，比ucosii多了好多參數。題主問這個問題是在奇怪為什麼每個任務都是while(1)，那還么去執行其他任務嗎？其實關鍵就在這個滴答定時器的中斷上面，因為只要進了中斷，就跳出當前的while(1)，然後我們就可以把當前的程序指針（PC寄存器）指向別的地方。其實每一個函數都存放在不同的地方，只要知道我下一個要執行的任務函數的首地址，那我只要把指針指過去就好了。可以看到上面初始中有一個：

(OS_TASK_PTR )NRF24L01_task,

這個就是任務函數的地址。這個地址會保存在一個數據結構裡面，這個叫什麼我也不記得了，任務控制塊？

所以你只要知道，單片機每次只能執行一個任務，多任務是分時復用來實現的，即ucos採用的方法。每個任務函數都是一個地址指針，要運行哪一個指令，就看PC寄存器指到哪。所以這就是為么要用滴答定時器的中斷，因為我們可以在中斷裡面改變PC寄存器裡面的這個地址，從而去到別的任務中，然後我們恢復那個任務上一次的執行狀態，這就是為什麼要開一個任務堆棧，就是為了存放任務執行的狀態，包括各種變數的值。

這個是ucosiii的任務狀態轉換圖，只要你在while(1)任務函數裡面調用了這些API，都會觸發任務調度，例好OSTimeDlyHMSM()系統級延時函數，到了時間之後又會回到上次執行的地方開始執行。這裡要說一點的就是，如果高優先順序的任務一直不進行任務調度，那麼該任務就會一直佔用CPU，低優先順序任務將一直無法執行。而最低優先順序的任務即使沒有進行任務調度，也會進行任務切換，因為滴答定時器每5ms進行一次中斷，這個時候就會對任務就緒表進行掃描，如果有高優先順序的任務進入了就緒狀態，那麼就會自動進行任務切換。所以後面就會涉及到一些加鎖的行為，為了防止在運行的時候，時序被打斷，下次回來就無法執行的情況。

有錯的地方請指各位知友指正。

瀉藥，但是我真的不會啊

非常巧，我仿照ucos寫了一個操作系統，大概看十分鐘，就能徹底解決你的問題。光聽別人給你做文字解釋，應該很難懂。http://www.zhihu.com/question/25628124/answer/133388181

好像 ucos ii 不支持多核，那麼它只可以並發 concurrent，不能並行 parallel。

如果像你這樣寫是不能實現任務切換的，ucos的任務切換是根據任務的優先順序的，例如一個高級別任務，在等待隊列或是信息量，或是delay的時候，它是掛起的，這時會實現任務的切換，執行其它已經準備好的任務。按題主的意思，有兩種情況：

1.如果你最高級別的任務一直死循環，那麼及時低級別的任務準備就緒，內核也不會執行低基本任務。

2.如果是低級別任務一致死循環，那麼當高級別任務準備就緒以後，內核可以實現任務切換。你看下ucos，系統有個空閑任務，他的級別最低，就是一直死循環。當你的應用程序的任務都掛起時，執行的是該任務。

題主這樣的操作是不可以進行任務切換的。

因為ucos比較簡單，一個優先順序只能有一個任務，是一個搶佔式內核，沒有考慮低優先順序飢餓的問題。任務里如果沒有延時，那麼不支持切換到低優先順序，就只有一個最高優先順序任務在跑。

每個任務必須要有delay或pend. 否則沒有中斷的話就無法進行任務切換。

高優先順序任務必須要有delay或pend，否則低優先順序任務會一直得不到運行。

當年還看過UCOS-II的源碼。

大概就是使用時鐘節拍觸發中斷，執行一小段中斷程序進行調度，或者調用延時觸發調度：保存上下文（PC寄存器，CPU狀態寄存器，堆棧指針寄存器，幾個運算寄存器），選出當前就緒的最高優先順序任務，恢復最高優先順序任務的上下文。

基本上操作系統任務切換原理大致都是這樣的流程。

微處理器有時間中斷，相對於當前CPU的處理，它是一個非同步的過程，每隔一段時間它都會打斷當前CPU執行流程，去執行一段程序，進行搶佔式調度。

調用延時，獲取信號量等操作也會觸發調度。

這個系統使用8個位元組保存任務狀態，每個任務1bit，保存64個任務的狀態，每次時鐘中斷，都會選出當前就緒的最高優先順序任務，並進行切換。

你應該去理解一下中斷的概念。

程序死循環並不意味著CPU的所有運行時間都在這段程序上，中斷可以中止當前程序的運行，轉而讓CPU去運行另一段代碼（中斷服務程序）。中斷退出後，可以繼續之前運行的代碼。ucos的任務調度也是模擬了這個過程，定時器定時中斷（心跳），然後檢查待運行的高優先順序任務，如果有就會跳過去運行了。

所以問題不在於死循環，寫成死循環也是一樣可以運行的。

如陳碩所說，是並發，不是並行。

實現上採用timer tick中斷來完成調度，每次任務調度根據各個任務的優先順序以及剩餘時間片來進行。

所以那五個循環會被調度分時運行。

原理是系統以固定的頻率產生中斷，並在中斷中進行任務切換(如果條件滿足的話)

如果任務的優先順序相同，可以通過使能時間片輪轉調度來實現。

優先順序不同的話，高優先順序的任務會一直佔用CPU，不會發生任務切換。

所以，除了事件觸發類任務，周期進行的任務都需要調用系統延時函數，以釋放CPU。

1.五個任務在創建時都必須被賦予一個各自的優先順序

2.任務會處於不同的狀態，例如掛起，等待，運行等等，單CPU同一時刻只有一個任務處於運行態

3.操作系統會一直檢查（時鐘拍其實我理解就是定時器中斷吧。。）有沒有比正在運行的任務優先順序高的任務進入就緒態，如果有就會進行調度。

4.並發的意思是在一段時間內都每個任務都被觸發過，那麼顯然只要控制好每個任務的狀態和延遲，就能實現所有任務都被觸發一遍

這個例子不太好，最好是加入系統的延時函數。OSTimeDly()或OSTimeDlyHMSM()。

她多任務是中斷實現的，簡單的說，是有一個任務調度函數（OSSched()），程序員要保證正常情況下，該函數每一小段時間（比如1ms）需要被執行一次，她決定接下來運行哪個任務。如果題主需要詳細了解過程，可以參考《嵌入式實時操作系統 μC/OS - II》（Jean J.Labrosse）

比如把ucosII移植到STM32下，一般在Sysick定時器的中斷函數里調用該函數。

曾經看過ucos ii 任務調度的源碼，自己也實現了一個edf任務調度。

隱約記得在中斷中是會進行任務調度演算法，還有就是調用延時之類的系統函數後會再進行一次任務調度。

ucos的任務調度就是直接選擇已就緒的優先順序最高的任務運行，時間複雜度O(1)。

如果是單核cpu，任務沒有延時也不會退出，那麼只有優先順序最高的任務會一直運行，其他任務沒有運行機會。

一共都沒有幾行代碼，寫得也不錯，自己讀讀，讀不懂再來問。