在多任务系统中,为保障数据的可靠性和完整性,共享资源要互斥(独占)访问,所以全局变量(只读的除外)不能同时有多个任务访问,即一个任务访问的时候不能被其他任务打断。共享资源是一种临界资源。

6.2 一个任务如何拥有自己的堆栈、数据存储区

私有栈的作用是存放局部变量,函数的参数,它是一个线性的空间,所以可以申请一个静态数组,把栈顶指针SP指向栈的数组的首元素(递增栈)或最后一个元素(递减栈)。即可打造一个人工的栈出来。每个任务还要有记录自己栈顶指针的变量,保存在任务控制块(TCB)中。

什么是任务控制块?

系统中的每个任务具有一个任务控制块,任务控制块记录任务执行的环境,这里的任务控制块比较简单,只包含了任务的堆栈指针和任务延时节拍数。任务控制块是任务的身份证。它把任务的程序与数据联系起来,找到它就可以得到任务的所有资源。

设计一个简单的嵌入式系统

6.3 一个任务如何拥有自己的CPU

最后来看看任务是如何“拥有”自己的CPU 的。只有一个 CPU,各个任务共享,轮流使用。如何才能实现?我们先来看看中断的过程,当中断来临时,CPU 把当前程序的运行地址,寄存器等现场数据保存起来(一般保存在栈里),然后跳到中断服务程序执行。待执行完毕,再把先前保存的数据装回CPU 又回到原来的程序执行。这样就实现了两个不同程序的交叉运行。

借鉴这种思想不就能实现多任务了吗!模仿中断的过程就可以实现任务切换运行。任务切换时,把当前任务的现场数据保存在自己的任务栈里面,再把待运行的任务的数据从自己的任务栈装载到CPU中,改变 CPU 的 PC,SP,寄存器等。可以说,任务的切换是任务运行环境的切换。而任务的运行环境保存在任务栈中,也就是说,任务切换的关键是把任务的私有堆栈指针赋予处理器的堆栈指针SP。