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UCOS+时间片轮转调度算法详解

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UCOS 时间片轮转调度算法详解2009年8月4日能使信号量代码产生||能使互斥量代码产生 */OS_EVENT *OSTCBEventPtr; /*指向事件控制块的指针*/#endif#if ((OS_Q_EN > 0) && (OS_MAX_QS > 0)) || (OS_MBOX_EN > 0)void *OSTCBMsg; /* Message received from OSMboxPost() or OSQPost() 指向传递给任务的消息的指针*/#endif#if (OS_VERSION >= 251) && (OS_FLAG_EN > 0) && (OS_MAX_FLAGS > 0) #if OS_TASK_DEL_EN > 0 /*OS版本大于等于251&&能使事件标志代码产生&&最大标志数大于零*/OS_FLAG_NODE *OSTCBFlagNode; /*指针指向事件标志节点*/#endifOS_FLAGS OSTCBFlagsRdy; /* Event flags that made task ready to run事件标志使任务准备运行*/#endifINT16U OSTCBDly; /* 任务等待的时限*/INT8U OSTCBStat; /* 任务的当前状态标志 */INT8U OSTCBPrio; /* 任务优先级 (0 == highest, 63 == lowest) */ /*以下四行语句用于快速访问就绪表的数据*/INT8U OSTCBX; /* Bit position in group corresponding to task priority (0..7) */INT8U OSTCBY; /* Index into ready table corresponding to task priority */INT8U OSTCBBitX; /* Bit mask to access bit position in ready table */INT8U OSTCBBitY; /* Bit mask to access bit position in ready group */#if OS_TASK_DEL_EN > 0BOOLEAN OSTCBDelReq; /* Indicates whether a task needs to delete itself */#endif/*********************************************************************** 以下代码是我自己加的：********************************************************************* */#ifdef OS_TIME_SCHEDULEstruct os_tcb *OSTSnext;struct os_tcb *OSTSprev;INT8U OSTSLen; /*记录了该进程占用多少个时间片*/INT8U OSTSCurLen; /*记录的是该进程现在还剩下多少个时间片时间可以用*/#endif/********************************************************************** */} OS_TCB;三.进程创建进程创建的主要目的是跳过原代码中的优先级占用检查，并在这里加入FIFO 进程创建。

文件在OS_TASK.C中：INT8U OSTaskCreate (void (*task)(void *pd), void *pdata, OS_STK *ptos,INT8U prio,INT16U id, INT8U TSlen){#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 /* 为CPU状态寄存器分配存储空间*/ OS_CPU_SR cpu_sr;//CPU状态字是十六位 cpu_sr为OS_CPU_SR型变量#endifOS_STK *psp; //创建一个指向数据类型为OS_STK的指针和一个8位的整型数INT8U err;#if OS_ARG_CHK_EN > 0if (prio > OS_LOWEST_PRIO) { /*保证优先级在允许范围内 */return (OS_PRIO_INVALID);}#endifOS_ENTER_CRITICAL(); /*OS_ENTER_CRITICAL（）和OS_EXIT_CRITICAL（）为定义的宏，用来关闭、打开CPU 的中断。

*/ if (OSTCBPrioTbl[prio] == (OS_TCB *)0) { /*保证优先级没有被其它任务占用 *//********************************************************************** * if you want run the FIFO mask this codeOSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)1; /* Reserve the priority to prevent others from doing ... *//* ... the same thing until task is created. *///那就是说有一个任务存在了，不再是 Nul/********************************************************************** */OS_EXIT_CRITICAL();psp = (OS_STK *)OSTaskStkInit(task, pdata, ptos, 0); /* 初始化任务堆栈,即建立任务堆栈*/err = OS_TCBInit(prio, psp, (OS_STK *)0, id, 0, (void *)0, 0, TSlen);/*初始化任务控制块，从空闲的OS_TCB缓冲池中获得并初始化一个任务控制块*/if (err == OS_NO_ERR) { //如果初始化没有错OS_ENTER_CRITICAL();//进入临界状态OSTaskCtr++; /*任务数量加一*/OS_EXIT_CRITICAL();if (OSRunning == TRUE) { /* 如果多任务开始，寻找最高优先级任务*/ OS_Sched();}} else { //如果初始化任务控制块有错OS_ENTER_CRITICAL();OSTCBPrioTbl[prio] = (OS_TCB *)0;/* Make this priority available to others 把这一优先级给其它任务*/OS_EXIT_CRITICAL();}return (err); //返回错误信息/********************************************************************** */else //这是FIFO的任务创建代码{OS_EXIT_CRITICAL();psp = (OS_STK *)OSTaskStkInit(task, pdata, ptos, 0); /* Initialize the task's stack初始化任务堆栈,即建立任务堆栈*/err = OS_TCBInit(prio, psp, (OS_STK *)0, id, 0, (void *)0, 0, TSlen);if (err == OS_NO_ERR) {OS_ENTER_CRITICAL();OSTaskCtr++; /*任务数量加一*/OS_EXIT_CRITICAL();if (OSRunning == TRUE) { /* Find highest priority task if multitasking has started */OS_Sched();}}return(err);}/********************************************************************** */OS_EXIT_CRITICAL();return (OS_PRIO_EXIST);}其中加入的传递参数有两个，一个是 id，一个是 TSLen因为会出现同优先级的任务，那么采用优先级做为任务 ID的方式是不可取的了，我们必须加入任务 id 段TSLen 段，是该进程的时间片为多长。

四.进程初始化进程初始化基本保留以前的东西不动，要的就仅仅是把 TSLen 加入 TCB，把上面说到的那个链表链接起来。

代码在文件OS_CORE.C中初始化任务控制块7opt ：传到OSTaskCreateExt()时可以选择，被OSTaskCreate()调用的时候为0。

INT8U OS_TCBInit (INT8U prio, OS_STK *ptos, OS_STK *pbos,INT16U id, INT32U stk_size, void *pext, INT16U opt, INT8U TSlen) {#if OS_CRITICAL_METHOD == 3 /*为CPU状态寄存器分配存储空间 */OS_CPU_SR cpu_sr;#endifOS_TCB *ptcb;OS_ENTER_CRITICAL();ptcb = OSTCBFreeList; /*从空TCB列表中得到一块空TCB */if (ptcb != (OS_TCB *)0) { //分配空TCB成功OSTCBFreeList = ptcb->OSTCBNext; /*更新空闲TCB链表头指针 */ OS_EXIT_CRITICAL();ptcb->OSTCBStkPtr = ptos; /*保存栈顶指针到TCB */ptcb->OSTCBPrio = (INT8U)prio; /*保存任务优先级到TCB */ptcb->OSTCBStat = OS_STAT_RDY; /*任务状态设为就绪*/ptcb->OSTCBDly = 0; /*任务不延时*/#if OS_TASK_CREATE_EXT_EN > 0ptcb->OSTCBExtPtr = pext; /*存储TCB扩展指针*/ptcb->OSTCBStkSize = stk_size; /*存储堆栈大小 */ptcb->OSTCBStkBottom = pbos; /*存储栈底指针*/ptcb->OSTCBOpt = opt; /*存储任务选项 */#else//以下四条语句用于防止编译器警告，不要删除pext = pext; /* Prevent compiler warning if not used */stk_size = stk_size;pbos = pbos;opt = opt;#endifptcb->OSTCBId = id; /* 存储任务ID */#if OS_TASK_DEL_EN > 0 //允许包含任务删除代码ptcb->OSTCBDelReq = OS_NO_ERR; //是否允许自动删除#endifptcb->OSTCBY = prio >> 3; /*提前计算X,Y,位X，位Y*/ptcb->OSTCBBitY = OSMapTbl[ptcb->OSTCBY];ptcb->OSTCBX = prio & 0x07;/* 存储就绪优先级组中的 8 个优先级情况*/ptcb->OSTCBBitX = OSMapTbl[ptcb->OSTCBX]; /*为什么要这样算？不知道 */#if OS_EVENT_EN > 0ptcb->OSTCBEventPtr = (OS_EVENT *)0; /* 任务不等待任何事件发生*/ #endif#if (OS_VERSION >= 251) && (OS_FLAG_EN > 0) && (OS_MAX_FLAGS > 0) && (OS_TASK_DEL_EN > 0)/*OS版本大于等于251&&能使事件标志代码产生&&最大标志数大于零&& 允许包含任务删除函数*/ptcb->OSTCBFlagNode = (OS_FLAG_NODE *)0; /* 任务不等待事件标志*/#endif#if (OS_MBOX_EN > 0) || ((OS_Q_EN > 0) && (OS_MAX_QS > 0))//允许邮箱代码产生||允许队列代码产生&&最大队列控制块大于零ptcb->OSTCBMsg = (void *)0; /*没有接收到任务消息*/#endifptcb->OSTSLen=TSlen;ptcb->OSTSCurLen=TSlen;#if OS_VERSION >= 204 //ucos版本大于等于204OSTCBInitHook(ptcb);#endifOSTaskCreateHook(ptcb); /* Call user defined hook */OS_ENTER_CRITICAL();if(OSTCBPrioTbl[prio] == 0){OSTCBPrioTbl[prio] = ptcb; /*任务控制块存入到已创建任务控制块列表当中*/ptcb->OSTSnext = ptcb;ptcb->OSTSprev = ptcb;}else{ptcb->OSTSnext = OSTCBPrioTbl[prio]->OSTSnext;OSTCBPrioTbl[prio]->OSTSnext = ptcb;ptcb->OSTSprev = OSTCBPrioTbl[prio];(ptcb->OSTSnext )->OSTSprev=ptcb;}ptcb->OSTCBNext = OSTCBList; /* Link into TCB chain */ptcb->OSTCBPrev = (OS_TCB *)0;if (OSTCBList != (OS_TCB *)0) {OSTCBList->OSTCBPrev = ptcb;}OSTCBList = ptcb;OSRdyGrp |= ptcb->OSTCBBitY; /* Make task ready to run */OSRdyTbl[ptcb->OSTCBY] |= ptcb->OSTCBBitX;OS_EXIT_CRITICAL();return (OS_NO_ERR);}OS_EXIT_CRITICAL();return (OS_NO_MORE_TCB);}－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－if(OSTCBPrioTbl[prio] == 0){OSTCBPrioTbl[prio] = ptcb;ptcb->OSTSnext = ptcb;ptcb->OSTSprev = ptcb;}else{ptcb->OSTSnext = OSTCBPrioTbl[prio]->OSTSnext;OSTCBPrioTbl[prio]->OSTSnext = ptcb;ptcb->OSTSprev = OSTCBPrioTbl[prio];(ptcb->OSTSnext )->OSTSprev=ptcb;}这一段解释一下链表必须进行链接，在优先级没有被占用的时候，这个链表的前后都链向自己，这样在调度的时候，FIFO 调度就算指向下个任务，也指向的是自己，不影响优先级调度。

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时间片轮转算法计算公式

时间片轮转算法计算公式

时间片轮转算法计算公式时间片轮转算法是一种常见的调度算法，用于操作系统中的进程调度。

它的主要思想是将CPU的执行时间分成若干个时间片，每个进程在一个时间片内得到一定的执行时间，然后被挂起，等待下一个时间片再次执行。

这种算法的优点是公平性好，所有进程都有机会得到执行，缺点是对于I/O密集型的进程效率较低。

在时间片轮转算法中，我们需要计算每个进程在一个时间片内的执行时间，以及每个进程在队列中的等待时间。

这些计算可以通过以下公式来实现：1. 计算每个进程在一个时间片内的执行时间：假设一个时间片的长度为T，进程P_i在一个时间片内的执行时间为E_i，则有：E_i = min(T, R_i)。

其中，R_i表示进程P_i还需要执行的时间。

如果R_i小于T，则进程P_i在一个时间片内执行完毕，执行时间为R_i；如果R_i大于T，则进程P_i在一个时间片内无法执行完毕，执行时间为T。

2. 计算每个进程在队列中的等待时间：假设进程P_i在队列中的等待时间为W_i，则有：W_i = (n-1) T。

其中，n表示进程P_i在队列中的位置。

假设队列中有m个进程，则进程P_i 在队列中的位置为i，因此n = m i + 1。

通过以上两个公式，我们可以计算出每个进程在一个时间片内的执行时间，以及每个进程在队列中的等待时间。

这些计算结果可以帮助操作系统进行进程调度，保证每个进程都能够得到公平的执行机会。

除了上述计算公式，时间片轮转算法还需要考虑一些特殊情况，比如进程在一个时间片内执行完毕的情况，以及新进程的加入等情况。

针对这些情况，我们可以通过适当的调整计算公式来实现。

总之，时间片轮转算法是一种常见的进程调度算法，通过合理的计算公式可以实现对进程执行时间和等待时间的计算，从而保证进程的公平执行。

这些计算公式为操作系统提供了重要的参考，帮助操作系统进行进程调度，提高系统的性能和效率。

时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法
时间片轮转调度算法（Round-Robin Scheduling Algorithm）是一种常用的进程调度算法，它将所有可运行进程放入一个队列中，每个进程可以有一个等待时间，在等待时间结束后，当前进程运行完毕，就会被下一个进程替代，如此循环，直至所有进程运行完毕。

时间片轮转调度算法的优点在于它简单易行，可以有效的解决多进程的调度问题。

它的基本原理是，将系统中所有可运行的进程放入一个队列，然后每个进程可以有一个等待时间，在等待时间结束后，当前进程运行完毕，就会被下一个进程替代，如此循环，直至所有进程运行完毕。

时间片轮转调度算法还有一个优点，就是它可以更好地满足公平性原则。

由于每个进程只能运行一个固定的时间片，因此，每个进程都会有相同的机会得到处理器的资源，从而更能满足公平性原则。

时间片轮转调度算法的缺点在于它对响应时间的要求比较高，因为每个进程只能有一个固定的时间片，在等待时间结束后，它又要等待队列中其他进程运行完毕才能再次被调度，这样就会使得它的响应时间变长。

总的来说，时间片轮转调度算法是一种简单易行、可以满足公平性原则的进程调度算法，但是它对响应时间的要求较高，在实际应用
中，需要根据实际情况来进行选择和优化。

时间片轮转调度算法_百度百科

时间片轮转调度算法_百度百科

中文名释 义定 义合理时间目录时间片轮转调度算法时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法。

每个进程被分配一时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。

时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法。

每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。

如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU 将被剥夺并分配给另一个进程。

如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU 当即进行切换。

调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。

时间片轮转调度中唯一有趣的一点是时间片的长度。

从一个进程切换到另一个进程是需要一定时间的--保存和装入寄存器值及内存映像，更新各种表格和队列等。

假如进程切换(process switch) - 有时称为上下文切换(context switch)，需要5毫秒，再假设时间片设为20毫秒，则在做完20毫秒有用的工作之后，CPU 将花费5毫秒来进行进程切换。

CPU 时间的20%被浪费在了管理开销上。

为了提高CPU 效率，我们可以将时间片设为500毫秒。

这时浪费的时间只有1%。

但考虑在一个分时系统中，如果有十个交互用户几乎同时按下回车键，将发生什么情况？假设所有其他进程都用足它们的时间片的话，最后一个不幸的进程不得不等待5秒钟才获得运行机会。

多数用户无法忍受一条简短命令要5秒钟才能做出响应。

同样的问题在一台支持多道程序的个人计算机上也会发生。

时间片轮转调度算法每个进程被分配一时间段该进程允许运行的时间时间片设为100毫秒1 含义2 基本原理3 时间片4 算法▪ 多级反馈▪优先权▪ 抢占式▪ 实时系统5 瓶颈问题含义时间片轮转调度算法图册应变差。

将时间片设为100毫秒通常是一个比较合理的折中。

这样就可以保证就绪队列中的所有进程,在一给定的时间内,均能获得一时间片的处理机执行时间.3.系统的处理能力服务时间641051251043158。

时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法
时间片轮转调度算法（Round Robin Scheduling Algorithm， RR 简称，也叫时间片调度算法）是操作系统中常用的一种进程调度算法。

它允许每个进程在一定时间内获得处理机的使用权，并可能获得一些额外时间来执行，而不会因为其它进程的到达而被迫离开处理机。

它由两个主要组件组成：一个队列管理进程，一个时间片。

时间片的应用可以改善系统的性能，使系统变得更快，更稳定。

时间片轮转调度算法的基本思想是把处理机作为一辆无限的跑车，把进程作为旅客，将这些旅客轮流上车，调度器每次调度处理机只有一个旅客。

当每个旅客上车，处理机被指定给该旅客有一定时间执行，没有紧急情况下，必须等到该段时间结束在下车，调度器才会接下一个新的旅客上车，这一时间也称作时间片。

当一个旅客在处理机上花费时间超过时间片定义的最大时间，则系统视为超时，调度器会强制旅客下车，换下个新的旅客。

这样不断的轮转，使得每个旅客都有机会完成任务，并提升了系统的整体性能。

对于时间片轮转调度算法，优点是响应时间短，可以支持多个用户同时使用处理机，实现了 CPU 公平调度的目的。

缺点是它可能会造成旅客在处理机上的不公平，这种来回轮转，可能使某些进程因为资源占有而短小病灶，受到偏袒。

总之，时间片轮转调度算法是公平且对资源利用率很高的进程调度算法之一，它可以有效减少 CPU 等待时间，在响应时间和系统整体性能方面都有效的提高系统性能。