(7)任務控制塊TCB

　　任務控制塊TCB，就是在操作系統中，用來描述和管理一個任務的數據結構。系統為

　　每一個任務都維護了一個相應的TCB，用來保存該任務的各種相關信息。它的主要內容包

　　括下面幾項：

　　A、任務的管理信息：任務的標識ID、狀態、優先級、調度信息、各種隊列指針等。

　　B、CPU上下文信息：CPU各種寄存器當前的值以及邏輯寄存器。

　　C、資源管理的信息：段表地址、頁表地址、根目錄、文件描述字等。

　　當需要創建一個任務的時候，就為它生成一個TCB，并初始化這個TCB 的內容;當需

　　要中止一個任務的時候，只要回收它的TCB 就可以了。

　　(7)任務的切換

　　基本思想：把當前任務的運行上下文保存起來，并恢復新任務的上下文。

　　任務切換通常有下面的基本步驟：

　　A、將處理器的運行上下文保存在當前任務的TCB 中。

　　B、更新當前任務的狀態，從運行狀態變為就緒狀態或阻塞狀態。

　　C、按照一定的策略，從所有處于就緒狀態的任務中選擇一個去運行。

　　D、修改新任務的狀態，從就緒狀態變成運行狀態。

　　E、根據新任務的TCB 的內容，恢復它的運行上下文環境。

　　在一個多任務的操作系統中，采用任務隊列的方式來組織它的所有任務。由操作系統來

　　維護一組隊列，用來表示系統當中所有任務的當前狀態，不同的狀態用不同的隊列來標志。

　　(8)任務的調度

　　調度器可以看作CPU 的資源管理者。

　　任務調度的首要問題是：何時進行調度，即調度發生的時機。一般有下面幾種情形：

　　A、一個新任務被創建時，需要決定運行新任務還是繼續執行父任務。

　　B、一個任務運行結束時，需要從就緒隊列中選擇某個任務去運行。

　　C、一個任務運行阻塞時，需要選擇另一個任務去運行。

　　D、一個I/O 操作完成，任務阻塞結束，立即執行新就緒任務還是繼續執行被中斷任務。

　　E、一個時鐘節拍結束時，需要對就緒任務重新調度。

　　任務調度的第二個問題是：如何調度，即調度方式。主要有兩種方式：

　　A、不可搶占調度方式：例如時間片輪轉。

　　B、可搶占調度方式：例如優先級調度。

　　實時操作系統大都采用可搶占調度方式。

　　任務調度的第三個問題是：調度算法。

　　A、先來先服務算法：按照任務到達的先后次序進行調度，是不可搶占的調度方式。

　　B、短作業優先算法：各個任務開始執行之前，事先預計好它的執行時間，從中選擇

　　用時較短的任務優先執行。

　　C、時間片輪轉算法：所有的就緒任務按照先來先服務的原則排成一個隊列。在每次

　　調度的時候，把處理器分派給隊列當中的第一個任務，讓它去執行一小段時間。在

　　這個時間段里任務被阻塞或由于其他原因暫停，或者任務的時間片用完了，它會被

　　送到就緒隊列的末尾，然后調度器再執行當前隊列的第一個任務。這種算法的優點

　　是各個就緒任務都平均地分配使用CPU 的時間，每個就緒任務都能一直保持著活

　　動性。時間片輪轉法有一個默認前提，即位于就緒隊列中的各個任務是同等重要的。

　　D、優先級算法：給每個任務都設置一個優先級。然后在任務調度的時候，在所有處于

　　就緒狀態的任務中選擇優先級最高的那個任務去運行。采用優先級調度算法的一個

　　問題是可能會發生優先級反轉(教程P285)，出現任務“饑餓”現象。

　　(9)實時系統調度

　　對于RTOS 調度器來說，任務之間的公平性并不是最重要的，它追求的是實時性。

　　A、單調速率調度算法(RMS)：任務的優先級與它的周期表現為單調函數的關系，任

　　務的周期越短，優先級越高，任務的周期越長，優先級越低。RMS 假定任務是相同獨立的、

　　周期性的、任務在能夠在任何位置被搶占，而實際中的系統，任務之間需要進行通信和同步，

　　這是一種理想的調度方法，實際中并不一定存在。

　　B、最早期限優先法(EDF)：根據任務的截止時間來確定其優先級，對于時間限期最

　　近的任務，分配最高的優先級。當有一個新的任務處于就緒狀態時，各個任務的優先級就有

　　可能要進行調整，選擇截止時間最近的任務去運行。

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