RTX——第10章 任务调度-抢占式、时间片和合作式

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本章教程为大家将介绍 RTX 操作系统支持的任务调度方式，抢占式，时间片和合作式，这部分算是
RTX 操作系统的核心了。 对于初学者来说，要一下子就能够理解这些比较困难些，需要多花些时间把这些
基本概念搞清楚，然后阅读下源码，深入理解实现方法。

RTX 支持的调度方式
RTX 操作系统支持三种调度方式：
 抢占式调度
每个任务都有不同的优先级，任务会一直运行直到被高优先级任务抢占或者遇到阻塞式的 API 函数，
比如 os_dly_wait。
 时间片调度
每个任务都有相同的优先级，任务会运行固定的时间片个数直到遇到系统阻塞式的 API 函数，比如
os_dly_wait。
 合作式调度
每个任务都有相同的优先级，而且时间片调度要被禁止。 任务会一直的运行直到遇到阻塞式的 API 函
数，比如 os_dly_wait 或者用户调用函数 os_tsk_pass。
对于 RTX 操作系统而言，实际应用主要是抢占式调度和时间片调度，合作式调度用到的很少。

抢占式调度器基本概念
在实际的应用中，不同的任务需要不同的响应时间。例如，我们在一个应用中需要使用电机，键盘和
LCD 显示。电机比键盘和 LCD 需要更快速的响应，如果我们使用合作式调度器或者时间片调度，那么电
机将无法得到及时的响应，这时抢占式调度是必须的。
如果使用了抢占式调度，最高优先级的任务一旦就绪，总能得到 CPU 的控制权。当一个运行着的任
务被其它高优先级的任务抢占，当前任务的 CPU 使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的
任务立刻得到了 CPU 的控制权。如果是中断服务程序使一个高优先级的任务进入就绪态，中断完成时，
被中断的任务被挂起，优先级高的那个任务开始运行。
使用抢占式调度器，使得最高优先级的任务什么时候可以执行，可以得到 CPU 的控制权是可知的，
同时使得任务级响应时间得以最优化。
总的来说，学习抢占式调度掌握最关键的一点是：抢占式调度器会为每个任务都分配一个优先级，调
度器会激活就绪任务中优先级最高的任务，并运行任务就绪列表里面优先级最高的那个任务。

时间片调度器基本概念
在小型的嵌入式 RTOS 中，最常用的的时间片调度算法就是 Round-robin 调度算法。这种调度算法
可以用于抢占式或者合作式的多任务中，时间片调度适合用于不要求任务实时响应的情况下。
实现 Round-robin 调度算法需要给同优先级的任务分配一个专门的列表，用于记录当前就绪的任务，
并为每个任务分配一个时间片（也就是需要运行的时间长度，时间片用完了就进行任务切换）。

RTX 时间片调度器的实现
在 RTX 操作系统中只有同优先级任务才会使用时间片调度，另外还需要用户在配置向导中使能时间片调度。

 Round-Robin Task switching
选择是否使能时间片调度，选上单选框表示使能时间片调度，取消单选框表示不使用时间片调度。

 Round-Robin Timeout [ticks]
范围 1 – 1000。
表示时间片的大小，单位是系统时钟节拍个数。

（注：时间片调度需要相同的任务优先级）

合作式调度器基本概念
RTX 中设计的合作式调度器比较简单，实战意义不大，用户作为了解即可，项目中没有必要采用这种
调度方式的任务设计，这个也是官方的意思。 原话是这么说的：For most applications, this（Round Robin
Pre-emptive Scheduling） is the most useful option and you should use this scheduling scheme
unless there is a strong reason to do otherwise。

对于同优先级的任务，如果用户将 RTX 系统配置向导中时间片调度关闭后，这些同优先级的任务就是
在合作式调度器的作用下运行。 其表现出来的效果就是这些同优先级的任务会依次执行，每个任务会一直
执行直到遇到阻塞式 API 函数或者函数 os_tsk_pass ()就会切换到下个任务，这就是 RTX 中所说的合作式
调度器。

RTX 合作式调度器的实现
如果用户打算使用合作式调度器必须在 RTX 的配置向导中将时间片调度关闭并且这些任务必须是同
优先级的。
下面我们通过如下的框图来说明一下合作式调度在 RTX 中的运行过程，让大家有一个形象的认识。

使用合作式调度必须禁止时间片调度，切记。

这个章节的练习在之前其实已经做过了，就不在演示了。合作式调度我们不考虑在工程中使用。