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[转帖] uC/OS-II学习笔记—空闲链表和就绪链表

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发表于 2019-9-17 08:48:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
uC/OS-II将任务控制块分成两个链表来管理,这就是空闲任务链表和就绪任务链表。其中,空闲任务链表包含了所有空闲的任务控制块。所谓空闲任务控制块,是指未分配给某个任务的任务控制块。创建一个新任务,前提条件就是系统中还有这样的空闲任务块。就绪链表则是将所有的就绪任务拴在一起,如果有新的任务就绪,就要将其任务控制块从空闲链表中取出,加入到就绪链表中。
操作系统刚启动的时候,在没有执行主程序(Main)任何代码之前,只有任务控制块数组,还没有空闲任务链表和就绪任务链表,或者说这两个链表都空着。这两个链表是在操作系统的初始化程序OSInit中创建的。如下图所示为系统初始化程序OSInit执行后的空闲任务控制块链表。

040421lccqq4dd3f67708d.jpg
如图可见,全局变量OSTCBFreeList指向的是空闲链表的表头,表尾的任务控制块的OSTCBNext指向的是空地址,也就是说,如果OSTCBFreeList指向的是空地址,就没有空闲的任务控制块,不能创建新的任务。
既然OSTCBFreeList是指向任务控制块的地址,定义如下:

040422spwh30heh3p51hsp.jpg
就是这样,指向任务控制块的指针。因为它与硬件无关,所以在ucos_ii.h中定义。
如果OS_MAX_TASKS的值是14,也就是最多可以同时运行14个用户任务,系统任务数是2,那么内存中就有16个任务控制块,从OSTCBTbl[0]到OSTCBTbl[15]。在操作系统没有建立任何任务的时候,OSTCBFreeList指向OSTCBTbl[0], OSTCBTbl[0]的OSTCBNext指向OSTCBTbl[1],依此类推。最后,OSTCBTbl[15]的OSTCBNext指向空地址。如果要创建一个新的任务,就根据OSTCBFreeList找到一个任务控制块。
当我们创建第一个任务即空闲任务的时候,就从空闲控制块链表中摘下一个任务控制块给这个任务。当然,这个控制块随即被插入就绪链表。很明显,在没有任务被创建的时候,就绪链表是空的。就绪链表的指针式OS_TCBList,它和OSTCBFreeList的定义方法是完全相同的:

040422pnnyxpx3hfyfnty2.jpg
第一个任务应该是空闲任务,如下图所示就是完成了这一操作后的空闲链表和就绪链表。

040423qca5cpyay1i9hgod.jpg
当创建第一个任务即空闲任务后,空闲链表和就绪链表如上图所示,这时可以清楚地看到就绪链表包含了OSTCBTbl[0]一个控制块,OSTCBList就只想这个任务控制块,而该控制块的前后指针都为0,即OSTCBNext=0,OSTCBPrev=0,表示前面和后面都没有了,就绪链表只有这一个块。比较一下,空闲链表的指针OSTCBFreeList现在指向OSTCBTbl[1]了,空闲链表比原来少了一个控制块,OSTCBTbl[0]被分配了。
创建一个任务的过程,首先应该查看OSTCBFreeList,看它是否为0,如果为0,说明没有空闲的任务控制块可以分配了,于是不能创建新的任务。如果不是0,就将OSTCBFreeList指向的那个任务控制块分配给新的任务,将这个控制块移动到就绪链表,并将OSTCBFreeList指向原来的空闲链表中的下一个任务控制块。
那么,如何将任务控制块移动到就绪链表呢?是插入到表头还是表尾呢?
在上图的基础上我们在创建一个任务——统计任务。需要再从空闲链表中移出一个任务控制块到就绪链表中,结果如下图所示:
040425y70ikwdbcgikcbd5.jpg
当再创建一个任务即统计任务后,OSTCBFreeList所指向的任务控制块OSTCBTbl[1]就被分配给这个任务,OSTCBFreeList就指向了OSTCBTbl[2]。形成如上图所示的右半部分新的空闲链表。uC/OS-II将这个OSTCBTbl[2]插入就绪链表,方法是把它放在表头而不是表尾,于是形成了如图所示的左半部分新的就绪链表,原来在这个链表中OSTCBTbl[0]就到了表尾。这时候,OS_TCBList不再指向OSTCBTbl[0],而是指向OSTCBTbl[1]。需要注意的是,就绪链表是双向链表,而空闲链表只是一个单项链表,从图中很容易分辨这一点。
从图中可以清楚地看出,OSTCBFreeList永远指向空闲链表的表头,如果它为0,说明没有空闲任务控制块了;OSTCBList永远指向就绪链表的表头,如果它为0,说明没有就绪的任务了。
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