FREEROTS时间片轮转与优先级抢占

二、时间片轮转调度（Round-Robin）

1. 工作原理

• 适用场景：多个相同优先级的任务需要公平共享CPU时间。

• 核心规则：

  1. 时间片划分：每个任务分配固定时间片（如10ms）。
  2. 轮转执行：
     • 任务运行至时间片耗尽后，强制切换到下一个任务。
     • 若任务提前主动释放CPU（如等待资源），则立即切换。
  3. 队列管理：所有同级任务按顺序循环执行。

  4. 特点

  5. 优点：保证同级任务公平性，避免单一任务饿死其他任务。

  6. 缺点：无法处理优先级差异，实时性较弱。
  7. 典型应用：后台日志记录、低优先级数据处理。

三、优先级抢占式调度（Priority Preemptive）

1. 工作原理

• 适用场景：任务优先级不同，高优先级任务需立即响应。

• 核心规则：

  1. 优先级排序：任务按优先级从高到低排列。
  2. 抢占触发：
     • 高优先级任务就绪时，立即抢占当前低优先级任务的CPU。
     • 中断唤醒高优先级任务时同理。
  3. 就绪队列管理：始终执行优先级最高的任务。

2. 特点

• 优点：确保高优先级任务实时响应，满足硬实时需求。
• 缺点：低优先级任务可能长期无法执行（需设计优先级继承机制防止反转）。
• 典型应用：紧急中断处理（如电机过载保护）、传感器实时采集。

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四、两种调度策略的对比

特性	时间片轮转	优先级抢占
设计目标	公平性	实时性
任务优先级	仅用于同级任务组内分配时间片	全局优先级排序
响应速度	延迟较高（时间片粒度）	立即响应（微秒级）
硬件依赖	需要定时器中断支持	依赖中断和优先级管理硬件
适用场景	非实时后台任务	实时关键任务

六、总结

1. FreeRTOS是RTOS的一种具体实现，适用于资源受限的嵌入式场景。
2. 时间片轮转保证公平，优先级抢占保证实时性，两者常结合使用。
3. 优先级反转是抢占式调度的潜在风险，需通过优先级继承或天花板协议规避。