嵌入式Linux和WinCE应用线程时间片分析比较


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    对于一个嵌入式多任务、多线程操作系统,所启动的应用进程至少拥有一个线程或多个线程,线程在进程中执行代码。一个进程能够“同时”运行多个线程,“同时”加上引号,因为实际上,在单处理CPU平台上,任何时刻,只有一个线程在执行。操作系统通过任务调度算法快速切换线程来模拟多线程并行,交替地停止一个线程,然后切换到另外一个上运行。支持任务优先级,高优先级线程比低优先级线程更先执行,也就是说低优先线程必须等到高优先级线程被阻塞挂起后才可能被调度。对于优先级别相等的线程使用轮换算法来调度。

 

        无论是WinCE还是Linux操作系统,应用线程的运行总是涉及到两个基本的参数:一个是系统分配给线程的时间片,一个是系统调度的时间间隔。Linux和WinCE下这两个参数有所不同,如下表所示:

 

WinCE

嵌入式Linux

  线程的运行时间片

100ms

10ms

  系统调度间隔

1ms

10ms

 

        这里需要注意的是,线程不一定需要将时间片完全用完,事实上,在嵌入式系统中,线程的运行处理时间通常都远小于所分的时间片,这时线程应当调用相关系统函数将自己挂起,系统将立即进行线程重调度。这时的重调度实际是加快了各个线程的轮片,提高了多线程并行运行的程度,客观上保证了嵌入式设备的实时响应能力。

 

        如果线程运行处理的时间超过了系统分配的时间片,在到达时间片后系统将强制挂起该线程,进行任务调度,以保证其他线程的运行。所以在多任务的程序设计中,特别忌讳线程中出现长时间查询代码,如:


while( bFlag == FALSE ) 

        // Polling Flag… 
}


        这种代码总是占完了时间片,大大地浪费CPU资源,使得整个进程的线程调度变得很慢,比如对于WinCE来说,就会出现100ms才调度一次,如果有10个这样的线程,意味着每个线程需要1s才能轮询一次,在嵌入式应用中,就很容易出现数据丢失等错误,从而无法实现正常的功能。对于Linux也是存在同样的问题。

 

        在实际应用中,常用的挂起线程的方法是调用延时函数。对于WinCE,调用Sleep( ms )函数;对Linux,可以调用select( )函数来挂起当前线程。由于系统的调度间隔不一样,对相同的挂起时间,系统会有不同的处理。比如,设置挂起时间为2ms,在WinCE中,将在挂起2ms之后的1ms后,被系统重新调度;在Linux中,由于调度间隔大于挂起的时间,所以系统将在线程挂起10ms之后才被重新调度,也就是说在Linux下,无论程序中设置的挂起时间2ms还是9ms,该线程实际被挂起的时间总是10ms。



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