RTOS:上下文切换-计算TCB查找与内存访问

Question

目前，我正在为带有Cortex-M4处理器的STM32F4VE编写一个轻量级的实时操作系统。在多个进程之间以循环方式进行上下文切换很好，但尽可能地优化内核机制是我的爱好。TCB被堆放在保留区域的SRAM底部的顶部。

在每个上下文开关上，我搜索下一个TCB，如下所示：((pid + 1) * TCB_Size) + TCB_BASE_ADRESS。

如果pid等于任务数量，则将其重置为0。这是用if三元操作符来完成的，而不是昂贵的模操作。

例如，每8ms切换一次，CPU每次都要进行这种乘法运算。我想知道在生成每个任务时预先计算这些tcb附件并将它们直接写到内存中是否会更有效。

第二个变量是访问内存，每个上下文切换2次-获取tcb的地址，获取tcb。否则会有一个“昂贵”的乘法。

哪种变体更有效？如果没有人有一个绝对的答案，我将重写这个概念，并做一个简单的基准。

谢谢!

Answer 1

在每个上下文开关上搜索下一个TCB，如下所示：((pid + 1) * TCB_Size) + TCB_BASE_ADRESS。

只需使用循环链接列表；例如：

    pointer_to_next_task_TCB = pointer_to_this_task_TCB->next;
    switch_to_task(pointer_to_next_task_TCB);

..。其中pointer_to_this_task_TCB是一个全局变量(仅限于单CPU )或一个特定于CPU的变量；其中switch_to_task(pointer_to_next_task_TCB);确保pointer_to_this_task_TCB = pointer_to_next_task_TCB;是作为任务切换的一部分(或紧接任务切换之后)完成的。

注意，当任务阻塞时(睡眠，等待磁盘IO，等待获取互斥，.)您需要将它们从链接列表中删除，以确保调度程序不会给它们分配CPU时间，然后尽快执行任务切换(在任务的时间片结束之前不浪费CPU时间)；当任务解除阻塞时(时间延迟过期，数据从磁盘.)需要将它们插入到链接列表中，以便调度程序再次给它们CPU时间，并且需要在正确的位置(列表的当前末端)插入它们，以防止拒绝服务/ CPU占用(例如，任务故意阻塞极小的时间，以便在列表开始时不断地被重新放置，并得到一个全新的时间段，而其他任务没有CPU时间)。

不要忘记，在正常情况下，大多数任务大部分时间被阻塞(并且它们的TCB大部分时间不在调度程序的链接列表中)；列表几乎从来没有按照PID的顺序排列。

例如，如果有100个任务，其中96被阻塞等待某事，那么调度程序的链接列表可能是"PID 9，PID 74，PID 31，PID 46，然后再回到PID 9“。