19、实时系统中的多任务处理技术解析

实时系统中的多任务处理技术解析

1. 多任务处理概述

多任务处理是一种将系统分解为多个任务协同工作以提供系统服务的设计或实现策略。尽管操作系统内核在多个任务间切换时存在上下文切换开销，但多任务处理仍能为系统带来诸多好处：
- 降低复杂度 ：通过关注点分离，不同类型的外部事件可单独处理，如系统响应多个I/O设备时，可将每个设备的处理作为一个单独任务或一组相关任务。同时，多任务处理能隔离故障任务的影响，避免整个系统崩溃，还支持并行开发，在确定任务间接口后，各任务可在主机平台上单独设计、编码、测试和调试。
- 实现服务并发 ：实时嵌入式系统通常是事件驱动的，需要并发响应事件或服务请求。单处理器系统可通过为任务分配时间片实现服务并发，而多处理器架构系统能通过为线程分配可用处理器实现更好的并发性能。
- 提供调度灵活性 ：实时嵌入式系统也是时间驱动的，随着系统规模增大和时间约束变严格，传统的循环执行架构会变得繁琐甚至不可行。多任务处理则允许系统采用先进的基于优先级的调度策略，以满足各任务的关键时间约束。

2. 多任务设计

多任务设计是实时嵌入式系统开发过程中的关键活动，通常需要多次进行，直到任务集可调度为止。它主要包括以下三个活动：

graph LR
    A[任务识别] --> B[任务转换]
    B --> C[任务参数估计]

• 任务识别 ：其目标是从给