[發(fā)明專利]時(shí)間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合擴(kuò)展中斷的多任務(wù)管理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110233016.7
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112596891A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦華旺;陳浩然;戴躍偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

發(fā)明公開了一種時(shí)間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合擴(kuò)展中斷的多任務(wù)管理方法。該方法先將任務(wù)進(jìn)行一次等級劃分，劃分為L、M、H三個不同等級，在該等級機(jī)制下可對M級、H級進(jìn)行二次等級細(xì)分，采用數(shù)字表征二次優(yōu)先級。在提供4個任務(wù)隊(duì)列的條件下，根據(jù)兩次等級劃分觸發(fā)不同的中斷，從而實(shí)現(xiàn)了利用擴(kuò)展的多優(yōu)先級中斷管理系統(tǒng)，協(xié)助CPU完成多任務(wù)之間的切換與資源調(diào)度。本發(fā)明在任務(wù)切換與資源調(diào)度過程中結(jié)合了擴(kuò)展中斷與時(shí)間片輪轉(zhuǎn)策略，同時(shí)對時(shí)間片輪轉(zhuǎn)策略進(jìn)行了改進(jìn)，提出了動態(tài)雙隊(duì)列交替時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于系統(tǒng)任務(wù)管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合擴(kuò)展中斷的多任務(wù)管理方法。

背景技術(shù)

在多任務(wù)管理辦法中，任務(wù)進(jìn)程調(diào)度程序會按照一定的算法，動態(tài)地把CPU分配給就緒隊(duì)列中的任務(wù)，讓任務(wù)執(zhí)行。當(dāng)前，常見的任務(wù)進(jìn)程算法包括先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、優(yōu)先級調(diào)度、最短剩余時(shí)間算法。其中時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法為發(fā)明主要用于改進(jìn)的算法架構(gòu)，其原理是系統(tǒng)將所有的就緒任務(wù)進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，把CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個時(shí)間片；當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，由一個計(jì)時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請求，調(diào)度程序便停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將其放就緒隊(duì)列尾；然后，再把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中新的隊(duì)首；時(shí)間片的大小從幾毫秒到幾百毫秒。然而時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度方法具有一些瓶頸問題，主要體現(xiàn)在整個系統(tǒng)只有一個就緒隊(duì)列供多個處理器共享；時(shí)間片大小的設(shè)定會對性能產(chǎn)生影響，時(shí)間片設(shè)置過短，會導(dǎo)致進(jìn)程頻繁切換，降低CPU效率；時(shí)間片設(shè)置過長，會引起短交互任務(wù)響應(yīng)變差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種根據(jù)任務(wù)實(shí)時(shí)性需求，協(xié)助CPU完成多任務(wù)之間的切換和資源調(diào)度的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合擴(kuò)展中斷的多任務(wù)管理方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)結(jié)合擴(kuò)展中斷的多任務(wù)管理方法，包括如下步驟：（1）對已知所有任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級標(biāo)注；（2）提供4個任務(wù)隊(duì)列；（3）利用中斷觸發(fā)配合運(yùn)行邏輯對任務(wù)進(jìn)行調(diào)度。

其中，步驟（1）中，所述優(yōu)先級標(biāo)注會產(chǎn)生兩種不同的優(yōu)先級標(biāo)簽，第一種標(biāo)簽包含三個優(yōu)先級，分別為L級（低優(yōu)先級）、M級（中等優(yōu)先級）和H級（高優(yōu)先級），第一種標(biāo)簽用于決策系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)判定；第二種標(biāo)簽為數(shù)字標(biāo)簽，數(shù)字越大，優(yōu)先級越高，第二種標(biāo)簽用于輔助設(shè)定時(shí)間片大小以及特定運(yùn)行狀態(tài)下的任務(wù)調(diào)度判定。數(shù)字標(biāo)簽的標(biāo)注可根據(jù)任務(wù)運(yùn)行所需時(shí)間以及任務(wù)重要性綜合衡量進(jìn)行標(biāo)注。第一種標(biāo)簽的劃分可根據(jù)第二種標(biāo)簽的值進(jìn)行劃分，通常L級對應(yīng)最小的數(shù)字標(biāo)簽，即系統(tǒng)處理的常規(guī)任務(wù)；H級對應(yīng)數(shù)字標(biāo)簽中數(shù)值較大開始，直至最大值的多個連續(xù)數(shù)字，即比較重要的任務(wù)；M級對應(yīng)剩下的所有數(shù)字，即普通非常規(guī)任務(wù)。這里稱第一種標(biāo)簽為第一優(yōu)先級，第二種標(biāo)簽為第二優(yōu)先級。

步驟（2）中，所述4個任務(wù)隊(duì)列包括常隊(duì)列、應(yīng)急隊(duì)列、等待隊(duì)列1和等待隊(duì)列2；其中常隊(duì)列用于L級任務(wù)的調(diào)度，應(yīng)急隊(duì)列用于M級、H級任務(wù)的調(diào)度，等待隊(duì)列1用于臨時(shí)存放M級任務(wù)，等待隊(duì)列2用于臨時(shí)存放H級任務(wù)，由常隊(duì)列與應(yīng)急隊(duì)列最終將任務(wù)傳至CPU運(yùn)行。

進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述中斷觸發(fā)配合運(yùn)行邏輯包括如下步驟：

一、先將任務(wù)傳入，進(jìn)行第一優(yōu)先級的判斷；

二、若第一優(yōu)先級為L級，則判斷Hflag是否為1，若為1則將任務(wù)傳入常隊(duì)列但不運(yùn)行，若不為1則判斷Mflag是否為1，若為1，則根據(jù)M級的第二優(yōu)先級高低設(shè)定常隊(duì)列時(shí)間片，進(jìn)行動態(tài)雙隊(duì)列交替時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，若不為1，則傳入常隊(duì)列，設(shè)定合適時(shí)間片進(jìn)行時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度；其中， Hflag為判斷H級任務(wù)是否已經(jīng)存在的標(biāo)志位，Mflag為判斷M級任務(wù)是否已經(jīng)存在的標(biāo)志位；

三、若第一優(yōu)先級為M級，則判斷Hflag是否為1，若為1則將任務(wù)傳入等待隊(duì)列1，若不為1則根據(jù)M級的第二優(yōu)先級高低設(shè)定應(yīng)急隊(duì)列時(shí)間片，進(jìn)行雙隊(duì)列交替時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度；