第五章 程序的执行管理ppt课件

1、第五章 程序的执行管理何小其1第五章详细内容5.1 程序的执行级别5.2 程序执行管理根本原那么5.3 程序执行周期确实定5.4 时间表5.5 根本级的队列调度2执行管理程序1执行管理程序是面向实时交换的操作系统。执行管理程序功能1进程管理；2处置机管理；3存储器管理；4I/O设备管理；5文件管理； 3执行管理程序2进程管理操作系统对多义务的调度管理。处置机管理对处置机内部控制器的配置管理。4执行管理程序3存储器管理即内存管理，操作系统利用内存分配算法，运用内存分区、内存池和内存块等概念来管理内存，对外向用户提供一些内存操作API函数，方便用户创建内存分区和恳求内存块。由于嵌入式系统的实时性和

2、可靠性要求，在程序设计时应尽量防止运用动态内存分配。5执行管理程序46执行管理程序5I/O设备管理嵌入式操作系统为I/O设备提供简单、一致、与任何设备无关的接口。这些设备包括：面向字节设备，例如显示终端或通讯线随机块存取设备，例如磁盘虚拟设备，例如程序内部的通讯管道和套接字控制和监视设备，例如数字和模拟I/O设备可以访问远端设备的网络设备7执行管理程序6文件管理嵌入式操作系统在文件系统和设备驱动程序之间运用一种规范的I/O操作接口。这使得操作系统可以运转多个一样或不同种类的文件系统。根据这些规范接口协议，用户可以为嵌入式操作系统编写用户本人的文件系统，并可以将文件系统与设备驱动程序自在组合。8

3、执行管理程序7嵌入式系统支持的几种文件系统以VXWORKS为例dosFs文件系统适用于块存取设备磁盘的实时操作，与MS-DOS文件系统兼容。rawFs文件系统提供一种简单的原始文件系统。该文件系统将磁盘当作一个单独的大文件。tapeFs文件系统适用于不运用规范文件或目录构造的磁带设备。实践上将磁带盘当作一个原始设备并将整个磁带盘当作一个大文件。9执行管理程序8cdromFs文件系统允许运用程序从按造ISO 9660规范文件系统格式化的CD-ROM设备上读取文件。TSFS目的效力器文件系统经过Tornado软件中的目的效力器，使得目的机可以访问主机系统中的文件。TrueFFS文件系统支持闪存设备

4、的文件读、写。10程序的执行管理本质程序的执行管理的本质就是把程序划分为几种不同的优先级，按实时性要求调度各程序的执行，实践就是对处置机的管理。11嵌入式操作系统的义务1嵌入式操作系统提供多义务机制，用于呼应现实世界中多重的、离散的时间。多义务机制构造出多线程并发执行的假象，但实践上，系统内核是根据某种调度算法交错执行的。12嵌入式操作系统的义务2义务的上下文每个义务拥有各自的上下文，即拥有各自的CPU环境和系统资源指义务被内核调度执行时所运用的资源。上下文切换时，义务的上下文保管在义务控制块TCB中。13嵌入式操作系统的义务3义务的上下文包括：义务的执行点，即义务的程序计数器；CPU中的存放

5、器和浮点存放器可选；动态变量和函数调用所需的堆栈；I/O操作分配的规范输入、规范输出和规范错误输出操作；一个延时定时器；一个时间片定时器；内核控制构造；信号句柄；用于调试和性能监视的值。14嵌入式操作系统的义务4义务形状转变状态符号描述就绪（READY）该状态时任务仅等待CPU的状态，不等待其他任何资源阻塞（PEND）任务由于一些资源不可用而被阻塞时的状态睡眠（DELAY）处于睡眠时的任务状态挂起（SUSPEND）该状态时任务不执行，主要用于调试。挂起仅仅约束任务的执行，并不约束状态的转变。表5-1 义务形状符号15嵌入式操作系统的义务5阻塞就绪睡眠挂起Taskinit()图5-0-0 义务形

6、状转换16程序调度方法1基于优先级的抢占式义务调度运用基于优先级的抢占式义务调度算法，当一个新义务优先级高于系统当前执行义务的优先级时，它将抢占CPU执行。因此系统内核将确保CPU分配给就绪形状的具有高优先级的义务执行。17程序调度方法2T1T2T3T2T1时间优先级高低= 义务终了= 义务抢占图5-0-1 优先级抢占18程序调度方法3基于优先级的抢占式义务调度的缺陷当多个一样优先级的义务需求共享一台处置器时，假设某个执行的义务永不阻塞，那么它将不断独占处置器，其他一样优先级的义务都没有时机执行。19程序调度方法4轮转式调度当一切一样优先级的义务处于就绪形状时，轮转算法趋向于平均运用CPU。轮

7、转调度算法对一切一样优先级的义务，经过时间片获得一样的CPU处置时间。在一组一样优先级的义务里，每个义务将在规定的时间间隔或时间片内执行。20程序调度方法5T4T3T2时间优先级高低= 义务终了= 义务抢占T2T3T2T1时间片图5-0-2 轮转调度215.1 程序的执行级别5.1.1 程序级别程序级别按照实时性要求分缺点级周期级根本级22一、缺点级缺点级主要担任识别缺点并紧急处置之。缺点级对时间要求非常严厉，普通要求一旦设备缺点，就应立刻进展缺点处置，所以它的执行级别最高。23二、周期级也叫时钟级，严厉按周期执行程序，如拨号脉冲扫描程序。各种扫描程序以及超时判别程序都属于周期级。周期级程序在

8、定时中断的间隔执行，其周期性由定时中断保证。不同的周期级程序，其执行周期是定时中断的整数倍。24三、根本级程序根本级程序：实时要求低，没有周期性要求的程序。可以等待插空执行，可以由队列启动，如内部处置程序。25程序执行级别缺点级程序优先级最高；其次是周期级程序；根本级程序级别最低。缺点级周期级根本级优先级高低26CPU处置流程1正常情况下，由定时器发出定时中断；2启动中断效力程序；3由中断效力程序调度，首先执行周期级程序；4中断前往，转而执行根本级程序，等待下一次定时中断的到来。以上过程中，只需有缺点，立刻进展现场维护，进入缺点级程序。27285.1.2 空余时间从根本级程序处置完，到下一个定

9、时中断到来，普通都有一段空余时间见图5.1。空闲时间的长短随话务量的变化而变化。为了防止CPU超负荷运算，规定处置机的呼叫处置才干应使得在忙时的大多数情况下，能在下次时钟到来前执行完根本级的处置义务，也就是存在一点空余时间。29处置机负荷组成与话路无关部分，例如执行管理程序的执行。周期级程序，执行时长与话路设备数及话务量有关。根本级程序，主要决议于话务量。可推迟性任务，如例行测试和查核程序。对于此类任务，空余时间长就多执行一些，空闲时间少就少执行或不执行。30315.2 程序执行管理根本原那么1根本级普通不在中断效力程序中执行，根本级程序可以看成是处置机所执行的根本程序。2根本级在执行中可被中

10、断插入而转入中断处置程序；3中断级在执行中，只允许高级别中断进入；4根本级被时钟中断插入后的恢复处置应表达根本级中的级别。3233345.3 程序执行周期确实定周期级程序包括输入处置和输出处置。输出处置周期确定假设话路设备动作时间为tms，那么话路设备驱动输出程序的周期可稍大于tms，普通与定时中断周期成整数倍。输入处置周期确定其扫描周期取决于交换机容量、设备数量、计算机的处置才干、外设参数等等。假设取8ms中断一次，那么周期级程序的执行周期普通取8ms的整数倍，如位间隔的扫描周期96ms，双音频号码识别周期16ms等。355.4 时间表周期性执行的程序有不同的执行周期，如何按照预定的方案，有条不紊地执行各种程序，以满足各种程序的不同执行周期的要求。采用时间表是一种简便而有效的方法。365.4.1 根本概念图5.5表示时间表的根本概念。纵向对应时间，每向下进展一行代表一定的时间单位，实践上相当于时钟中断的周期。横向代表所管理的程序类别，每一位代表一种程序，总位数可为计算机字长的整数倍，故一张时间表可包容的程序类别数等于字长的整数倍。37385.4.2 时间表实例假定时间表字长为16位，各周期级程序及其启动周期如下：拨号脉冲计数程序，启动周期为8ms；双音频号码识别程序，启动周期为16ms；位间隔识别程序，启动周期为96ms；摘机扫描程序，启动周期为96ms；