首页 > 代码库 > 《30天自制操作系统》15_day_学习笔记

《30天自制操作系统》15_day_学习笔记

harib12a:
  这一部分我们来尝试两个任务的切换。下面我们一步一步的看:

  1、定义TSS任务状态段(task statuc segment);定义的一种段,需要在GDT中定义使用

//TSS任务状态段(task statuc segment)struct TSS32 {//26个int成员,104字节    //与任务设置相关的信息(任务切换时,除backlink,都不会被写入)    int backlink, esp0, ss0, esp1, ss1, esp2, ss2, cr3;    //32位寄存器;eip任务返回时,找到返回的地址    int eip, eflags, eax, ecx, edx, ebx, esp, ebp, esi, edi;    //16位寄存器    int es, cs, ss, ds, fs, gs;    //第一行一样,有关任务设置的信息。任务切换时CPU不写    //ldtr = 0; iomap = 0x4000_0000    int ldtr, iomap;};

  2、尝试两个任务的切换。A和B

//(1)、两个任务定义  struct TSS32 tss_a, tss_b;//(2)、任务初始化:ldtr和iomap赋初值    tss_a.ldtr = 0;    tss_a.iomap = 0x40000000;    tss_b.ldtr = 0;    tss_b.iomap = 0x40000000;//(3)、在GDT中定义3号、4号    set_segmdesc(gdt + 3, 103, (int) &tss_a, AR_TSS32);    set_segmdesc(gdt + 4, 103, (int) &tss_b, AR_TSS32);

  3、TR(task  register)寄存器让CPU记住当前运行哪一个任务(GDT中任务号*8)

    //HariMain    load_tr(3 * 8);    //naskfunc.nas    _load_tr:        ; void load_tr(int tr);        LTR        [ESP+4]            ; tr        RET    //任务切换函数    _taskswitch4:    ; void taskswitch4(void);        JMP        4*8:0;4*8用来指向TSS。这个是任务段啊!哥哥        RET        ;从汇编语言返回到C语言执行

  4、程序执行10s后进行任务切换

void HariMain(){    //.......B的任务栈    tss_b.esp = task_b_esp;//B的任务栈    task_b_esp = memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024) + 64 * 1024;    //.......    else if (i == 10) { /* 10秒定时器超时 */        putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7);        taskswitch4();  //进行任务切换    } else if (i == 3) { /* 3昩僞僀儅 */    //......}

harib12b:
  上一步,我们让任务B切换到任务A;下面再切回任务A 。改写task_b_main();最后调用taskswitch3()切回任务A:

void task_b_main(void){    //.....    timer = timer_alloc();    timer_init(timer, &fifo, 1);    timer_settime(timer, 500);    //....定时器超时时间为5s,5s后切回任务A。3号    taskswitch3(); }   //  跳到GDT中3号段的位置_taskswitch3:    ; void taskswitch3(void);    JMP        3*8:0    RET

harib12c:

  上面我们进行了任务A、B之间的切换,方法是为A\B都写一个任务入口的函数,在这个函数中调用teskswitch();然而在真正的系统中,如果我们有100个任务,难道我们要去为这100个任务写100个处理函数?显然这不是我们想要的,接下来我们来实现一个通用函数来进行任务切换。

;函数:farjmp(eip,cs);;例如:farjmp(0,4*8);表示切换到GDT的4号段的任务_farjmp:        ; void farjmp(int eip, int cs);    JMP        FAR    [ESP+4]       ; eip, cs    RET

  接着准备一个任务切换的计时器。timer_ts,用每0.02s执行一次任务的切换。每次farjmp切换返回的时候,将定时器重新设定到0.02s后,让程序返回0.02s后再次执行任务切换。

//HariMain部分代码:load_tr(3 * 8)//初始化TR寄存器位3号,任务A运行for (;;) {    //...    farjmp(0, 4 * 8);//跳到4号,任务B    timer_settime(timer_ts, 2);//延时0.02s    //...}void task_b_main(void)//任务B做的事情。{    //...    farjmp(0, 3 * 8);跳到3号,任务A    timer_settime(timer_ts, 2);//这个好像没有执行啊!!!???}

harib12d:
  sht_back背景图层实在HariMain中定义的。怎么让void task_b_main(void)知道sht_back的值?我们将将sht_back的地址写到内存0x0fec中。然后再task_b_main(void)中读出来:

//HariMain将sht_back写到内存中。*((int *) 0x0fec) = (int) sht_back;//task_b_main将sht_back的值读出来sht_back = (struct SHEET *) *((int *) 0x0fec);

harib12e:

  我们发现虽然上面实现任务之间的不断切换,但是在真机上的运行时间太慢了。因为count每计数一次就刷新一次。然而我们并不要求刷新这么频繁,人眼是分辨不出来的。我们只需要0.01s刷新一次就行了/。修改task_b_main()
  sht_back从HM中传过来的方法:将sht_back的地址放到任务B段的起始位置,这样任务B在执行task_b_main时,会把开始的4个字节的数据当作参数*sht_back的地址。另外,task_b_main实际上就是任务B执行的内容。没有任何函数调用,不用return来返回调用处。

void task_b_main(struct SHEET *sht_back){    struct FIFO32 fifo;          //32位的FIFO缓冲区    struct TIMER *timer_ts, *timer_put;//两个定时器    int i, fifobuf[128], count = 0;    char s[12];    fifo32_init(&fifo, 128, fifobuf);//FIFO缓冲区初始化fifobuf[128]    timer_ts = timer_alloc();     //任务切换定时器,0.02s    timer_init(timer_ts, &fifo, 2);  //数据为2    timer_settime(timer_ts, 2);        timer_put = timer_alloc();    //刷新(输出)定时器,0.01s    timer_init(timer_put, &fifo, 1); //数据为1    timer_settime(timer_put, 1);    for (;;) {        count++;        io_cli();        if (fifo32_status(&fifo) == 0) {   //缓冲区为空            io_sti();        } else {            i = fifo32_get(&fifo);      //超时了,获得定时器号            io_sti();            if (i == 1) {           //数据为1,刷新定时器超时                sprintf(s, "%11d", count);                putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 144, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 11);                timer_settime(timer_put, 1);//输出后,在设定定时器1            } else if (i == 2) {       //数据为2,任务切换定时器。                farjmp(0, 3 * 8);      //切换任务后再设定定时器2                timer_settime(timer_ts, 2);            }        }    }}

harib12f:
  上面我们将刷新频率固定到0.01s一次。这里我们来测试一些程序的运行速度。在task_b_main中加入一些内容:

void task_b_main(struct SHEET *sht_back){    //......增加一个定时器    timer_1s = timer_alloc();    timer_init(timer_1s, &fifo, 100);    timer_settime(timer_1s, 100);    //.....    if (i == 100) {    //100号;10s    //这里没100次中断,显示count计数的值。    sprintf(s, "%11d", count - count0);    putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 128, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 11);    count0 = count;    timer_settime(timer_1s, 100);            }    //........}   //接下来笔者把显示计数的定时器去掉,重新测试了一下    //发现速度的确有所提升,这里主要是要知道测试的方法。*****

harib12g:
  我们上面的多任务实在HM和TB中写入任务切换来实现的。下面来创建真正的多任务

  1、创建多任务函数

//mtask.c文件#include "bootpack.h"struct TIMER *mt_timer;int mt_tr;//初始化*mt_timer;mt_tr;void mt_init(void){    mt_timer = timer_alloc();//为定时器mt_timer分配内存    //我们不再需要向FIFO中写数据了    timer_settime(mt_timer, 2);//设置超时时间0.02s    mt_tr = 3 * 8;//将要写到GDT的3号段    return;}void mt_taskswitch(void){    if (mt_tr == 3 * 8) {        mt_tr = 4 * 8;    } else {        mt_tr = 3 * 8;    }    timer_settime(mt_timer, 2);//再定时0.02s    farjmp(0, mt_tr);//任务切换    return;}

  2、修改定时器中断inthandler20()

void inthandler20(int *esp){    //.......    for (;;) {        /* timers的计时器全部在工作中,不需要flag */        if (timer->timeout > timerctl.count) {            break;           //没有超时,不发生中断。回去        }        /* 超时了,下面进行中断处理 */        timer->flags = TIMER_FLAGS_ALLOC;        if (timer != mt_timer) {  //发生中断的定时器不是*mt_timer;                          //向FOFO写数据            fifo32_put(timer->fifo, timer->data);        } else {        //*mt_timer;不用想FIFO写数据            ts = 1;          /* mt_timer超时了 */        }        timer = timer->next;     /* 下一个计时器 */    }    timerctl.t0 = timer;       //t0放定时器链表的第一个地址    timerctl.next = timer->timeout;//下一个定时器的超时时间。    if (ts != 0) {        //ts就是用来进行任务A\B切换的标志        mt_taskswitch();    }    return;}

  3、接下来,删除bootpack.c中原来的任务A.B切换的代码即可!

  QUE:为什么不在tm_timer超时的地方直接调用mt_taskswitch();?
  ANS:调用mt_taskswitch();进行任务切换的时候,即便中断还没有处理完成,IF(中断允许标识)可能会被重设回1,(因为任务切换的时候同时会被切换EFLAGS),这样,在定时器中断还没有处理完成的时候,会产生下一个中断请求,导致程序出错。记住:任务可以切换,中断时不能切换的。中断必须处理完成后,才能处理下一个中断,不然会有意想不到的错误。

《30天自制操作系统》15_day_学习笔记