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[自制简单操作系统] 6、多任务(一)

 

#前言#

>_<" 这里主要是多任务的初探~比较简单,主要是尝试保存当前任务、任务切换、恢复当前任务,而真正的多任务要比这个复杂的多,因为包含互不干扰,甚至是高度优化的并行技术!

 

一、保存当前任务:

>_<" 当向CPU发出切换命令的时候,CPU会先把寄存器中的值全部写入内存中,这样当切换回来时,可以从中断的地方继续执行。接下来,为了运行下一个程序,CPU会把所有的寄存器中的值从内存中读取出来,这就完成了一次切换。

>_<" 这里的结构TSS32是task status segment,是32位任务状态段,其也是内存段的一种,需要再GDT中进行定以后使用。

1 struct TSS32 {//task status segment 任务状态段2     int backlink, esp0, ss0, esp1, ss1, esp2, ss2, cr3;//保存的不是寄存器的数据,而是与任务设置相关的信息,在执行任务切换的时候这些成员不会被写入(backlink除外,某些情况下会被写入)3     int eip, eflags, eax, ecx, edx, ebx, esp, ebp, esi, edi;//32位寄存器4     int es, cs, ss, ds, fs, gs;//16位寄存器5     int ldtr, iomap;//有关任务设置部分6 };

 

二、任务切换:从任务A到任务B[12a]

>_<" 接下来要在main函数中创建两个TSS:任务A的TSS和任务B的TSS,然后对其初始化,接着再在GDT中定义...见下面的main函数(有删减,这里只展示核心部分):

 18 void HariMain(void) 19 { 25     int mx, my, i ,cursor_x, cursor_c, task_b_esp;//cursor_x是记录光标位置的变量,cursor_c表示光标现在的颜色,每隔0.5秒变化一次,任务B的栈 41     struct TSS32 tss_a, tss_b;//首先建立2个TSS,任务a的TSS和任务b的TSS
110 tss_a.ldtr = 0;//先这样设置好111 tss_a.iomap = 0x40000000;112 tss_b.ldtr = 0;113 tss_b.iomap = 0x40000000;114 set_segmdesc(gdt + 3, 103, (int) &tss_a, AR_TSS32);//定义在gdt的3号,段长限制为103字节115 set_segmdesc(gdt + 4, 103, (int) &tss_b, AR_TSS32);116 //向TR寄存器写入这个值,因为刚才把当前运行任务的GDT定义为3号,TR寄存器是让CPU记住当前正在运行哪一个任务117 //每当进行任务切换时,TR寄存器的值也会自动变换,task register118 //每次给TR赋值的时候,必须把GDT的编号乘以8119 load_tr(3 * 8);120 task_b_esp = memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024) + 64 * 1024;//要为任务B专门分配栈,直接用任务A的栈就会乱成一团糟121 tss_b.eip = (int) &task_b_main;//任务b的开始地址122 tss_b.eflags = 0x00000202; /* IF = 1; */123 tss_b.eax = 0;124 tss_b.ecx = 0;125 tss_b.edx = 0;126 tss_b.ebx = 0;127 tss_b.esp = task_b_esp;128 tss_b.ebp = 0;129 tss_b.esi = 0;130 tss_b.edi = 0;131 tss_b.es = 1 * 8;132 tss_b.cs = 2 * 8;133 tss_b.ss = 1 * 8;134 tss_b.ds = 1 * 8;135 tss_b.fs = 1 * 8;136 tss_b.gs = 1 * 8;137 138 for (;;) {140 if (fifo32_status(&fifo) == 0) {142 } else {145 if (256 <= i && i <= 511) {//键盘数据165 }else if (512 <= i && i <= 767) {//鼠标数据202 }else if(i==10){//10s定时204 taskswitch4();//程序10s以后进行任务切换205 }else if (i == 3){}219 }220 }221 }300 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////301 //功能:任务b的函数302 //参数:303 void task_b_main(void)304 {305 for (;;) { io_hlt(); }306 }
  1 /* bootpack */  2   3 #include "bootpack.h"  4 #include <stdio.h>  5   6 void make_window8(unsigned char *buf, int xsize, int ysize, char *title);  7 void putfonts8_asc_sht(struct SHEET *sht, int x, int y, int c, int b, char *s, int l);//字符串显示  8 void make_textbox8(struct SHEET *sht, int x0, int y0, int sx, int sy, int c);  9  10 struct TSS32 {//task status segment 任务状态段 11     int backlink, esp0, ss0, esp1, ss1, esp2, ss2, cr3;//保存的不是寄存器的数据,而是与任务设置相关的信息,在执行任务切换的时候这些成员不会被写入(backlink除外,某些情况下会被写入) 12     int eip, eflags, eax, ecx, edx, ebx, esp, ebp, esi, edi;//32位寄存器 13     int es, cs, ss, ds, fs, gs;//16位寄存器 14     int ldtr, iomap;//有关任务设置部分 15 }; 16 void task_b_main(void); 17  18 void HariMain(void) 19 { 20     struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO; 21     struct FIFO32 fifo;//定时器FIFO 22     char s[40]; 23     int fifobuf[128]; 24     struct TIMER *timer,*timer2,*timer3;//3个定时器 25     int mx, my, i ,cursor_x, cursor_c, task_b_esp;//cursor_x是记录光标位置的变量,cursor_c表示光标现在的颜色,每隔0.5秒变化一次,任务B的栈 26     unsigned int memtotal; 27     struct MOUSE_DEC mdec; 28     struct MEMMAN *memman = (struct MEMMAN *) MEMMAN_ADDR; 29     struct SHTCTL *shtctl; 30     struct SHEET *sht_back, *sht_mouse, *sht_win; 31     unsigned char *buf_back, buf_mouse[256], *buf_win; 32     static char keytable[0x54] = {//键盘映射表 33         0,   0,   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, -, ^, 0,   0, 34         Q, W, E, R, T, Y, U, I, O, P, @, [, 0,   0,   A, S, 35         D, F, G, H, J, K, L, ;, :, 0,   0,   ], Z, X, C, V, 36         B, N, M, ,, ., /, 0,   *, 0,    , 0,   0,   0,   0,   0,   0, 37         0,   0,   0,   0,   0,   0,   0,   7, 8, 9, -, 4, 5, 6, +, 1, 38         2, 3, 0, . 39     }; 40      41     struct TSS32 tss_a, tss_b;//首先建立2个TSS,任务a的TSS和任务b的TSS 42     struct SEGMENT_DESCRIPTOR *gdt = (struct SEGMENT_DESCRIPTOR *) ADR_GDT; 43      44     init_gdtidt();//在dsctbl.c中,负责分区和中断分区初始化[包括键盘和鼠标中断设定] 45     init_pic();//在int.c中,负责中断初始化(硬件) 46     io_sti();//在naskfunc.nas中,仅仅执行STI指令,是CLI的逆指令,前者是开中断,后者是禁止中断 47     /* 48     同一占用一个fifo,这里: 49     0~1               光标闪烁用定时器 50     3                 3秒定时器 51     10                10秒定时器 52     256~511            键盘输入(从键盘控制器读入的值再加上256) 53     512~767            鼠标输入(从键盘控制器读入的值再加上512) 54     */ 55     fifo32_init(&fifo, 128, fifobuf);//初始化fifo 56     init_pit();//负责计时器初始化100hz 57     init_keyboard(&fifo, 256);//初始化键盘控制电路//在fifo.c中,负责缓冲区初始化(缓冲区结构体,大小,缓冲区首址) 58     enable_mouse(&fifo, 512, &mdec);//使能鼠标 59     /*这里IMR是(interrupt mask register),意思是“中断屏蔽寄存器”,是8位寄存器,分别对应8路IRQ信号,如果一路是1则该路被屏蔽,因为键盘中断是IRQ1,鼠标中断是IRQ12,且PIC分主从2个,从PIC连接主PIC的IRQ2,所以想要有鼠标和键盘中断,要PIC0的IRQ1和IRQ2,和PIC1的IRQ4*/ 60     io_out8(PIC0_IMR, 0xf8); /* (11111000) *///PIT,PIC1,键盘许可 61     io_out8(PIC1_IMR, 0xef); /* (11101111) */ 62  63     timer = timer_alloc();//3个定时器 64     timer_init(timer, &fifo, 10); 65     timer_settime(timer, 1000); 66     timer2 = timer_alloc(); 67     timer_init(timer2, &fifo, 3); 68     timer_settime(timer2, 300); 69     timer3 = timer_alloc(); 70     timer_init(timer3, &fifo, 1); 71     timer_settime(timer3, 50); 72  73     //memman需要32KB内存 74     memtotal = memtest(0x00400000, 0xbfffffff);//计算总量memtatal 75     memman_init(memman); 76     memman_free(memman, 0x00001000, 0x0009e000); /* 0x00001000 - 0x0009efff 将现在不用的字节以0x1000个字节为单位注册到memman里*/ 77     memman_free(memman, 0x00400000, memtotal - 0x00400000); 78      79     init_palette();//调色板 80     shtctl = shtctl_init(memman, binfo->vram, binfo->scrnx, binfo->scrny);//图层初始化函数 81     sht_back  = sheet_alloc(shtctl);//分配一个背景窗口 82     sht_mouse = sheet_alloc(shtctl);//分配一个鼠标窗口 83     sht_win   = sheet_alloc(shtctl);//分配一个小窗口 84     buf_back  = (unsigned char *) memman_alloc_4k(memman, binfo->scrnx * binfo->scrny);//为背景窗口和普通小窗口分配缓存空间 85     buf_win   = (unsigned char *) memman_alloc_4k(memman, 160 * 52); 86     sheet_setbuf(sht_back, buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny, -1); /* 设定涂层缓冲区的大小和透明色的函数 */ 87     sheet_setbuf(sht_mouse, buf_mouse, 16, 16, 99); 88     sheet_setbuf(sht_win, buf_win, 160, 52, -1); /* 设定涂层缓冲区的大小和透明色的函数 */ 89     init_screen8(buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny);//初始化屏幕,画矩形,形成最初的窗口界面 90     init_mouse_cursor8(buf_mouse, 99);//准备鼠标指针(16*16),99是窗口背景颜色 91     make_window8(buf_win, 160, 52, "WINDOW");//就像制作背景和鼠标一样,先准备一张图,然后在图层内描绘一个貌似窗口的图就可以了 92     make_textbox8(sht_win, 8, 28, 144, 16, COL8_FFFFFF);//窗口上的文件编辑部分 93     cursor_x = 8; 94     cursor_c = COL8_FFFFFF; 95     sheet_slide(sht_back, 0, 0);//上下左右移动窗口,即移动窗口至0,0 96     mx = (binfo->scrnx - 16) / 2; /* 计算鼠标初始位置 */ 97     my = (binfo->scrny - 28 - 16) / 2; 98     sheet_slide(sht_mouse, mx, my);//移动鼠标窗口 99     sheet_slide(sht_win, 80, 72);//移动消息窗口100     sheet_updown(sht_back,  0);//设置窗口对的高度,背景在最下面101     sheet_updown(sht_win,   1);102     sheet_updown(sht_mouse, 2);103     sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);//显示鼠标位置104     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 0, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 10);105     sprintf(s, "memory %dMB   free : %dKB",106             memtotal / (1024 * 1024), memman_total(memman) / 1024);107     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 32, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 40);108     sheet_refresh(sht_back, 0, 0, binfo->scrnx, 48);109 110     tss_a.ldtr = 0;//先这样设置好111     tss_a.iomap = 0x40000000;112     tss_b.ldtr = 0;113     tss_b.iomap = 0x40000000;114     set_segmdesc(gdt + 3, 103, (int) &tss_a, AR_TSS32);//定义在gdt的3号,段长限制为103字节115     set_segmdesc(gdt + 4, 103, (int) &tss_b, AR_TSS32);116     //向TR寄存器写入这个值,因为刚才把当前运行任务的GDT定义为3号,TR寄存器是让CPU记住当前正在运行哪一个任务117     //每当进行任务切换时,TR寄存器的值也会自动变换,task register118     //每次给TR赋值的时候,必须把GDT的编号乘以8119     load_tr(3 * 8);120     task_b_esp = memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024) + 64 * 1024;//要为任务B专门分配栈,直接用任务A的栈就会乱成一团糟121     tss_b.eip = (int) &task_b_main;//任务b的开始地址122     tss_b.eflags = 0x00000202; /* IF = 1; */123     tss_b.eax = 0;124     tss_b.ecx = 0;125     tss_b.edx = 0;126     tss_b.ebx = 0;127     tss_b.esp = task_b_esp;128     tss_b.ebp = 0;129     tss_b.esi = 0;130     tss_b.edi = 0;131     tss_b.es = 1 * 8;132     tss_b.cs = 2 * 8;133     tss_b.ss = 1 * 8;134     tss_b.ds = 1 * 8;135     tss_b.fs = 1 * 8;136     tss_b.gs = 1 * 8;137     138     for (;;) {139         io_cli();140         if (fifo32_status(&fifo) == 0) {141             io_sti();142         } else {143             i = fifo32_get(&fifo);144             io_sti();145             if (256 <= i && i <= 511) {//键盘数据146                 sprintf(s, "%02X", i - 256);//减去256147                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 2);//清,显,刷148                 if (i < 0x54 + 256) {149                     if (keytable[i - 256] != 0 && cursor_x < 144) {//一般字符150                         /* 显示一次就前移一次光标 */151                         s[0] = keytable[i - 256];152                         s[1] = 0;153                         putfonts8_asc_sht(sht_win, cursor_x, 28, COL8_000000, COL8_FFFFFF, s, 1);154                         cursor_x += 8;//记录光标位置155                     }156                 }157                 if (i == 256 + 0x0e && cursor_x > 8) { /* 退格键 */158                     /* 用空格键把光标消去后,后移1次光标 */159                     putfonts8_asc_sht(sht_win, cursor_x, 28, COL8_000000, COL8_FFFFFF, " ", 1);160                     cursor_x -= 8;161                 }162                 /* 光标再显示 */163                 boxfill8(sht_win->buf, sht_win->bxsize, cursor_c, cursor_x, 28, cursor_x + 7, 43);164                 sheet_refresh(sht_win, cursor_x, 28, cursor_x + 8, 44);165             }else if (512 <= i && i <= 767) {//鼠标数据166                 //已经收集了3字节的数据,所以显示出来167                 if (mouse_decode(&mdec, i - 512) != 0) {168                     sprintf(s, "[lcr %4d %4d]", mdec.x, mdec.y);169                     if ((mdec.btn & 0x01) != 0) {170                         s[1] = L;171                     }172                     if ((mdec.btn & 0x02) != 0) {173                         s[3] = R;174                     }175                     if ((mdec.btn & 0x04) != 0) {176                         s[2] = C;177                     }178                     putfonts8_asc_sht(sht_back, 32, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 15);//清,显,刷179                     /* 移动鼠标 */180                     mx += mdec.x;181                     my += mdec.y;182                     if (mx < 0) {183                         mx = 0;184                     }185                     if (my < 0) {186                         my = 0;187                     }188                     if (mx > binfo->scrnx - 1) {189                         mx = binfo->scrnx - 1;190                     }191                     if (my > binfo->scrny - 1) {192                         my = binfo->scrny - 1;193                     }194                     sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);195                     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 0, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 10);//清,显,刷196                     sheet_slide(sht_mouse, mx, my);197                     //移动窗口计算198                     if((mdec.btn & 0x01)!=0){199                         sheet_slide(sht_win,mx-80,my-80);200                     }//按下左键移动sht_win201                 }202             }else if(i==10){//10s定时203                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7);//清,显,刷、204                 taskswitch4();//程序10s以后进行任务切换205             }else if (i == 3) { //3秒定时器206                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 80, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "3[sec]", 6);207             }else if (i<=1) { //光标用定时器208                 if (i != 0) {209                     timer_init(timer3, &fifo, 0); /* 師偼0傪 */210                     cursor_c = COL8_000000;211                 } else {212                     timer_init(timer3, &fifo, 1); /* 師偼1傪 */213                     cursor_c = COL8_FFFFFF;214                 }215                 timer_settime(timer3, 50);216                 boxfill8(sht_win->buf, sht_win->bxsize, cursor_c, cursor_x, 28, cursor_x + 7, 43);217                 sheet_refresh(sht_win, cursor_x, 28, cursor_x + 8, 44);218             }219         }220     }221 }222 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////223 //功能:就像制作背景和鼠标一样,先准备一张图,然后在图层内描绘一个貌似窗口的图就可以了224 //参数:225 void make_window8(unsigned char *buf, int xsize, int ysize, char *title)226 {227     static char closebtn[14][16] = {228         "OOOOOOOOOOOOOOO@",229         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",230         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",231         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",232         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",233         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",234         "OQQQQQQ@@QQQQQ$@",235         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",236         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",237         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",238         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",239         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",240         "O$$$$$$$$$$$$$$@",241         "@@@@@@@@@@@@@@@@"242     };243     int x, y;244     char c;245     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         xsize - 1, 0        );246     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         xsize - 2, 1        );247     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         0,         ysize - 1);248     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         1,         ysize - 2);249     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, xsize - 2, 1,         xsize - 2, ysize - 2);250     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, xsize - 1, 0,         xsize - 1, ysize - 1);251     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 2,         2,         xsize - 3, ysize - 3);252     boxfill8(buf, xsize, COL8_000084, 3,         3,         xsize - 4, 20       );253     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, 1,         ysize - 2, xsize - 2, ysize - 2);254     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, 0,         ysize - 1, xsize - 1, ysize - 1);255     putfonts8_asc(buf, xsize, 24, 4, COL8_FFFFFF, title);256     for (y = 0; y < 14; y++) {257         for (x = 0; x < 16; x++) {258             c = closebtn[y][x];259             if (c == @) {260                 c = COL8_000000;261             } else if (c == $) {262                 c = COL8_848484;263             } else if (c == Q) {264                 c = COL8_C6C6C6;265             } else {266                 c = COL8_FFFFFF;267             }268             buf[(5 + y) * xsize + (xsize - 21 + x)] = c;269         }270     }271     return;272 }273 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////274 //功能:先图上背景颜色,再显示字符,最后完成刷新275 //参数:图层,位置,字体颜色,背景颜色,字符串,字符串长度276 void putfonts8_asc_sht(struct SHEET *sht, int x, int y, int c, int b, char *s, int l)277 {278     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, b, x, y, x + l * 8 - 1, y + 15);279     putfonts8_asc(sht->buf, sht->bxsize, x, y, c, s);280     sheet_refresh(sht, x, y, x + l * 8, y + 16);281     return;282 }283 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////284 //功能:描绘文字输入背景的285 //参数:286 void make_textbox8(struct SHEET *sht, int x0, int y0, int sx, int sy, int c)287 {288     int x1 = x0 + sx, y1 = y0 + sy;289     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_848484, x0 - 2, y0 - 3, x1 + 1, y0 - 3);290     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_848484, x0 - 3, y0 - 3, x0 - 3, y1 + 1);291     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_FFFFFF, x0 - 3, y1 + 2, x1 + 1, y1 + 2);292     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_FFFFFF, x1 + 2, y0 - 3, x1 + 2, y1 + 2);293     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_000000, x0 - 1, y0 - 2, x1 + 0, y0 - 2);294     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_000000, x0 - 2, y0 - 2, x0 - 2, y1 + 0);295     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_C6C6C6, x0 - 2, y1 + 1, x1 + 0, y1 + 1);296     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_C6C6C6, x1 + 1, y0 - 2, x1 + 1, y1 + 1);297     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, c,           x0 - 1, y0 - 1, x1 + 0, y1 + 0);298     return;299 }300 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////301 //功能:任务b的函数302 //参数:303 void task_b_main(void)304 {305     for (;;) { io_hlt(); }306 }
bootpack.c 全部代码
  • 第41行是建立2个TSS,分别是任务A和任务B的

  • 第110~113是对A和B的TSS任务的成员变量的初始化,这里不能乱赋值否则不能正常切换

  • 第114和第115两行是定义两个TSS的GDT,分别是段3和段4

  • 第119行load_tr(3 * 8);是用汇编写的函数,目的是给TR寄存器赋值,因为刚才设置任务a的GDT为3,而TR寄存器是让CPU记住当前执行那一条任务,所以,要给TR重新设置值,这里*8是和硬件有关~

  • 第120行是给任务B分配栈,否则和任务A混在一起就会出现混乱

  • 第121~136是对B的TSS的初始化设置,其中第一行指定任务B的入口地址,当任务切换到任务B时,就会转到第303行任务B的函数执行~

  • 第204行是任务切换,同样这里的函数也是用汇编写的,里面就是一个JMP语句:JMP 4*8:0 用来转到任务B所对应的段地址,我们可以看到这是在10s定时器中写的,所以每隔10s就进行任务切换了

  • @总的来说,这段代码的任务就是做一个10s后的任务切换工作,先运行A任务,然后任务切换进入B,一直处于进行hlt()~

 

三、任务切换:任务A和B的互相切换[12b]

>_<" 上面只是实现了从任务A切换到任务B,然后就一直处于hlt()了~这里我们只要简单的改一下任务B的函数就能实现任务的切回了:

 1 void task_b_main(void) 2 { 3     struct FIFO32 fifo; 4     struct TIMER *timer; 5     int i,fifobuf[128]; 6      7     fifo32_init(&fifo,128,fifobuf); 8     timer=timer_alloc(); 9     timer_init(timer,&fifo,1);10     timer_settime(timer,500);11     12     for(;;){13         io_cli();14         if(fifo32_status(&fifo)==0){15             io_stihlt();16         }else{17             i=fifo32_get(&fifo);18             io_sti();19             if(i==1){//超时时间为5s20                 taskswitch3();//返回任务A21             }22         }23     }24 }

PS: 这里在任务B的函数里写了和任务A中相同的变量名,其实是互不影响的~

 

四、多任务:每隔0.02s切换任务 & 变量传递[这里是窗口sht_back][12e]

>_<" 这里把汇编写的taskswitch3();和taskswitch4();合并为一个可以带参数的任务切换函数farjmp(),并声明一个定时器0.02s中断一次用于任务切换,注意这里每次切换后要重新设置定时器,以便下次仍然是0.02s切换一次~,对于参数传递采用的思路是:把sht_back在任务A的时候找一个内存存进去(*((int*)0x0fec)=(int) sht_back;),然后在任务B的时候再从这个内存中读出sht_back的值(sht_back=(struct SHEET *)*((int*)0x0fec);)

1 if (i==2){//每隔0.02s执行一次任务切换2     farjmp(0,4*8);3     timer_settime(timer_ts,2);4 }
  1 /* bootpack */  2   3 #include "bootpack.h"  4 #include <stdio.h>  5   6 void make_window8(unsigned char *buf, int xsize, int ysize, char *title);  7 void putfonts8_asc_sht(struct SHEET *sht, int x, int y, int c, int b, char *s, int l);//字符串显示  8 void make_textbox8(struct SHEET *sht, int x0, int y0, int sx, int sy, int c);  9  10 struct TSS32 {//task status segment 任务状态段 11     int backlink, esp0, ss0, esp1, ss1, esp2, ss2, cr3;//保存的不是寄存器的数据,而是与任务设置相关的信息,在执行任务切换的时候这些成员不会被写入(backlink除外,某些情况下会被写入) 12     int eip, eflags, eax, ecx, edx, ebx, esp, ebp, esi, edi;//32位寄存器 13     int es, cs, ss, ds, fs, gs;//16位寄存器 14     int ldtr, iomap;//有关任务设置部分 15 }; 16 void task_b_main(void); 17  18 void HariMain(void) 19 { 20     struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO; 21     struct FIFO32 fifo;//定时器FIFO 22     char s[40]; 23     int fifobuf[128]; 24     struct TIMER *timer,*timer2,*timer3,*timer_ts;//4个定时器 25     int mx, my, i ,cursor_x, cursor_c, task_b_esp;//cursor_x是记录光标位置的变量,cursor_c表示光标现在的颜色,每隔0.5秒变化一次,任务B的栈 26     unsigned int memtotal; 27     struct MOUSE_DEC mdec; 28     struct MEMMAN *memman = (struct MEMMAN *) MEMMAN_ADDR; 29     struct SHTCTL *shtctl;//图层管理 30     struct SHEET *sht_back, *sht_mouse, *sht_win;//3个图层 31     unsigned char *buf_back, buf_mouse[256], *buf_win; 32     static char keytable[0x54] = {//键盘映射表 33         0,   0,   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, -, ^, 0,   0, 34         Q, W, E, R, T, Y, U, I, O, P, @, [, 0,   0,   A, S, 35         D, F, G, H, J, K, L, ;, :, 0,   0,   ], Z, X, C, V, 36         B, N, M, ,, ., /, 0,   *, 0,    , 0,   0,   0,   0,   0,   0, 37         0,   0,   0,   0,   0,   0,   0,   7, 8, 9, -, 4, 5, 6, +, 1, 38         2, 3, 0, . 39     }; 40      41     struct TSS32 tss_a, tss_b;//首先建立2个TSS,任务a的TSS和任务b的TSS 42     struct SEGMENT_DESCRIPTOR *gdt = (struct SEGMENT_DESCRIPTOR *) ADR_GDT; 43      44     init_gdtidt();//在dsctbl.c中,负责分区和中断分区初始化[包括键盘和鼠标中断设定] 45     init_pic();//在int.c中,负责中断初始化(硬件) 46     io_sti();//在naskfunc.nas中,仅仅执行STI指令,是CLI的逆指令,前者是开中断,后者是禁止中断 47     /* 48     同一占用一个fifo,这里: 49     0~1               光标闪烁用定时器 50     3                 3秒定时器 51     10                10秒定时器 52     256~511            键盘输入(从键盘控制器读入的值再加上256) 53     512~767            鼠标输入(从键盘控制器读入的值再加上512) 54     */ 55     fifo32_init(&fifo, 128, fifobuf);//初始化fifo 56     init_pit();//负责计时器初始化100hz 57     init_keyboard(&fifo, 256);//初始化键盘控制电路//在fifo.c中,负责缓冲区初始化(缓冲区结构体,大小,缓冲区首址) 58     enable_mouse(&fifo, 512, &mdec);//使能鼠标 59     /*这里IMR是(interrupt mask register),意思是“中断屏蔽寄存器”,是8位寄存器,分别对应8路IRQ信号,如果一路是1则该路被屏蔽,因为键盘中断是IRQ1,鼠标中断是IRQ12,且PIC分主从2个,从PIC连接主PIC的IRQ2,所以想要有鼠标和键盘中断,要PIC0的IRQ1和IRQ2,和PIC1的IRQ4*/ 60     io_out8(PIC0_IMR, 0xf8); /* (11111000) *///PIT,PIC1,键盘许可 61     io_out8(PIC1_IMR, 0xef); /* (11101111) */ 62  63     timer = timer_alloc();//4个定时器 64     timer_init(timer, &fifo, 10); 65     timer_settime(timer, 1000); 66     timer2 = timer_alloc(); 67     timer_init(timer2, &fifo, 3); 68     timer_settime(timer2, 300); 69     timer3 = timer_alloc(); 70     timer_init(timer3, &fifo, 1); 71     timer_settime(timer3, 50); 72     timer_ts = timer_alloc(); 73     timer_init(timer_ts, &fifo, 2); 74     timer_settime(timer_ts, 2); 75  76     //memman需要32KB内存 77     memtotal = memtest(0x00400000, 0xbfffffff);//计算总量memtatal 78     memman_init(memman); 79     memman_free(memman, 0x00001000, 0x0009e000); /* 0x00001000 - 0x0009efff 将现在不用的字节以0x1000个字节为单位注册到memman里*/ 80     memman_free(memman, 0x00400000, memtotal - 0x00400000); 81      82     init_palette();//调色板 83     shtctl = shtctl_init(memman, binfo->vram, binfo->scrnx, binfo->scrny);//图层初始化函数 84     sht_back  = sheet_alloc(shtctl);//分配一个背景窗口 85     sht_mouse = sheet_alloc(shtctl);//分配一个鼠标窗口 86     sht_win   = sheet_alloc(shtctl);//分配一个小窗口 87     buf_back  = (unsigned char *) memman_alloc_4k(memman, binfo->scrnx * binfo->scrny);//为背景窗口和普通小窗口分配缓存空间 88     buf_win   = (unsigned char *) memman_alloc_4k(memman, 160 * 52); 89     sheet_setbuf(sht_back, buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny, -1); /* 设定涂层缓冲区的大小和透明色的函数 */ 90     sheet_setbuf(sht_mouse, buf_mouse, 16, 16, 99); 91     sheet_setbuf(sht_win, buf_win, 160, 52, -1); /* 设定涂层缓冲区的大小和透明色的函数 */ 92     init_screen8(buf_back, binfo->scrnx, binfo->scrny);//初始化屏幕,画矩形,形成最初的窗口界面 93     init_mouse_cursor8(buf_mouse, 99);//准备鼠标指针(16*16),99是窗口背景颜色 94     make_window8(buf_win, 160, 52, "WINDOW");//就像制作背景和鼠标一样,先准备一张图,然后在图层内描绘一个貌似窗口的图就可以了 95     make_textbox8(sht_win, 8, 28, 144, 16, COL8_FFFFFF);//窗口上的文件编辑部分 96     cursor_x = 8; 97     cursor_c = COL8_FFFFFF; 98     sheet_slide(sht_back, 0, 0);//上下左右移动窗口,即移动窗口至0,0 99     mx = (binfo->scrnx - 16) / 2; /* 计算鼠标初始位置 */100     my = (binfo->scrny - 28 - 16) / 2;101     sheet_slide(sht_mouse, mx, my);//移动鼠标窗口102     sheet_slide(sht_win, 80, 72);//移动消息窗口103     sheet_updown(sht_back,  0);//设置窗口对的高度,背景在最下面104     sheet_updown(sht_win,   1);105     sheet_updown(sht_mouse, 2);106     sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);//显示鼠标位置107     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 0, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 10);108     sprintf(s, "memory %dMB   free : %dKB",109             memtotal / (1024 * 1024), memman_total(memman) / 1024);110     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 32, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 40);111 //    sheet_refresh(sht_back, 0, 0, binfo->scrnx, 48);112 113     tss_a.ldtr = 0;//先这样设置好114     tss_a.iomap = 0x40000000;115     tss_b.ldtr = 0;116     tss_b.iomap = 0x40000000;117     set_segmdesc(gdt + 3, 103, (int) &tss_a, AR_TSS32);//定义在gdt的3号,段长限制为103字节118     set_segmdesc(gdt + 4, 103, (int) &tss_b, AR_TSS32);119     //向TR寄存器写入这个值,因为刚才把当前运行任务的GDT定义为3号,TR寄存器是让CPU记住当前正在运行哪一个任务120     //每当进行任务切换时,TR寄存器的值也会自动变换,task register121     //每次给TR赋值的时候,必须把GDT的编号乘以8122     load_tr(3 * 8);123     task_b_esp = memman_alloc_4k(memman, 64 * 1024) + 64 * 1024;//要为任务B专门分配栈,直接用任务A的栈就会乱成一团糟124     tss_b.eip = (int) &task_b_main;//任务b的开始地址125     tss_b.eflags = 0x00000202; /* IF = 1; */126     tss_b.eax = 0;127     tss_b.ecx = 0;128     tss_b.edx = 0;129     tss_b.ebx = 0;130     tss_b.esp = task_b_esp;131     tss_b.ebp = 0;132     tss_b.esi = 0;133     tss_b.edi = 0;134     tss_b.es = 1 * 8;135     tss_b.cs = 2 * 8;136     tss_b.ss = 1 * 8;137     tss_b.ds = 1 * 8;138     tss_b.fs = 1 * 8;139     tss_b.gs = 1 * 8;140     *((int*)0x0fec)=(int) sht_back;//将这个变量从任务A传给任务B141     142     for (;;) {143         io_cli();144         if (fifo32_status(&fifo) == 0) {145             io_sti();146         } else {147             i = fifo32_get(&fifo);148             io_sti();149             if (i==2){//每隔0.02s执行一次任务切换150                 farjmp(0,4*8);151                 timer_settime(timer_ts,2);152             }if (256 <= i && i <= 511) {//键盘数据153                 sprintf(s, "%02X", i - 256);//减去256154                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 2);//清,显,刷155                 if (i < 0x54 + 256) {156                     if (keytable[i - 256] != 0 && cursor_x < 144) {//一般字符157                         /* 显示一次就前移一次光标 */158                         s[0] = keytable[i - 256];159                         s[1] = 0;160                         putfonts8_asc_sht(sht_win, cursor_x, 28, COL8_000000, COL8_FFFFFF, s, 1);161                         cursor_x += 8;//记录光标位置162                     }163                 }164                 if (i == 256 + 0x0e && cursor_x > 8) { /* 退格键 */165                     /* 用空格键把光标消去后,后移1次光标 */166                     putfonts8_asc_sht(sht_win, cursor_x, 28, COL8_000000, COL8_FFFFFF, " ", 1);167                     cursor_x -= 8;168                 }169                 /* 光标再显示 */170                 boxfill8(sht_win->buf, sht_win->bxsize, cursor_c, cursor_x, 28, cursor_x + 7, 43);171                 sheet_refresh(sht_win, cursor_x, 28, cursor_x + 8, 44);172             }else if (512 <= i && i <= 767) {//鼠标数据173                 //已经收集了3字节的数据,所以显示出来174                 if (mouse_decode(&mdec, i - 512) != 0) {175                     sprintf(s, "[lcr %4d %4d]", mdec.x, mdec.y);176                     if ((mdec.btn & 0x01) != 0) {177                         s[1] = L;178                     }179                     if ((mdec.btn & 0x02) != 0) {180                         s[3] = R;181                     }182                     if ((mdec.btn & 0x04) != 0) {183                         s[2] = C;184                     }185                     putfonts8_asc_sht(sht_back, 32, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 15);//清,显,刷186                     /* 移动鼠标 */187                     mx += mdec.x;188                     my += mdec.y;189                     if (mx < 0) {190                         mx = 0;191                     }192                     if (my < 0) {193                         my = 0;194                     }195                     if (mx > binfo->scrnx - 1) {196                         mx = binfo->scrnx - 1;197                     }198                     if (my > binfo->scrny - 1) {199                         my = binfo->scrny - 1;200                     }201                     sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);202                     putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 0, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 10);//清,显,刷203                     sheet_slide(sht_mouse, mx, my);204                     //移动窗口计算205                     if((mdec.btn & 0x01)!=0){206                         sheet_slide(sht_win,mx-80,my-80);207                     }//按下左键移动sht_win208                 }209             }else if(i==10){//10s定时210                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7);//清,显,刷、211             }else if (i == 3) { //3秒定时器212                 putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 80, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "3[sec]", 6);213             }else if (i<=1) { //光标用定时器214                 if (i != 0) {215                     timer_init(timer3, &fifo, 0); /* 師偼0傪 */216                     cursor_c = COL8_000000;217                 } else {218                     timer_init(timer3, &fifo, 1); /* 師偼1傪 */219                     cursor_c = COL8_FFFFFF;220                 }221                 timer_settime(timer3, 50);222                 boxfill8(sht_win->buf, sht_win->bxsize, cursor_c, cursor_x, 28, cursor_x + 7, 43);223                 sheet_refresh(sht_win, cursor_x, 28, cursor_x + 8, 44);224             }225         }226     }227 }228 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////229 //功能:就像制作背景和鼠标一样,先准备一张图,然后在图层内描绘一个貌似窗口的图就可以了230 //参数:231 void make_window8(unsigned char *buf, int xsize, int ysize, char *title)232 {233     static char closebtn[14][16] = {234         "OOOOOOOOOOOOOOO@",235         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",236         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",237         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",238         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",239         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",240         "OQQQQQQ@@QQQQQ$@",241         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",242         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",243         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",244         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",245         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",246         "O$$$$$$$$$$$$$$@",247         "@@@@@@@@@@@@@@@@"248     };249     int x, y;250     char c;251     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         xsize - 1, 0        );252     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         xsize - 2, 1        );253     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         0,         ysize - 1);254     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         1,         ysize - 2);255     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, xsize - 2, 1,         xsize - 2, ysize - 2);256     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, xsize - 1, 0,         xsize - 1, ysize - 1);257     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 2,         2,         xsize - 3, ysize - 3);258     boxfill8(buf, xsize, COL8_000084, 3,         3,         xsize - 4, 20       );259     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, 1,         ysize - 2, xsize - 2, ysize - 2);260     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, 0,         ysize - 1, xsize - 1, ysize - 1);261     putfonts8_asc(buf, xsize, 24, 4, COL8_FFFFFF, title);262     for (y = 0; y < 14; y++) {263         for (x = 0; x < 16; x++) {264             c = closebtn[y][x];265             if (c == @) {266                 c = COL8_000000;267             } else if (c == $) {268                 c = COL8_848484;269             } else if (c == Q) {270                 c = COL8_C6C6C6;271             } else {272                 c = COL8_FFFFFF;273             }274             buf[(5 + y) * xsize + (xsize - 21 + x)] = c;275         }276     }277     return;278 }279 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////280 //功能:先图上背景颜色,再显示字符,最后完成刷新281 //参数:图层,位置,字体颜色,背景颜色,字符串,字符串长度282 void putfonts8_asc_sht(struct SHEET *sht, int x, int y, int c, int b, char *s, int l)283 {284     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, b, x, y, x + l * 8 - 1, y + 15);285     putfonts8_asc(sht->buf, sht->bxsize, x, y, c, s);286     sheet_refresh(sht, x, y, x + l * 8, y + 16);287     return;288 }289 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////290 //功能:描绘文字输入背景的291 //参数:292 void make_textbox8(struct SHEET *sht, int x0, int y0, int sx, int sy, int c)293 {294     int x1 = x0 + sx, y1 = y0 + sy;295     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_848484, x0 - 2, y0 - 3, x1 + 1, y0 - 3);296     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_848484, x0 - 3, y0 - 3, x0 - 3, y1 + 1);297     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_FFFFFF, x0 - 3, y1 + 2, x1 + 1, y1 + 2);298     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_FFFFFF, x1 + 2, y0 - 3, x1 + 2, y1 + 2);299     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_000000, x0 - 1, y0 - 2, x1 + 0, y0 - 2);300     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_000000, x0 - 2, y0 - 2, x0 - 2, y1 + 0);301     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_C6C6C6, x0 - 2, y1 + 1, x1 + 0, y1 + 1);302     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, COL8_C6C6C6, x1 + 1, y0 - 2, x1 + 1, y1 + 1);303     boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, c,           x0 - 1, y0 - 1, x1 + 0, y1 + 0);304     return;305 }306 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////307 //功能:任务b的函数308 //参数:309 //附加:这里所使用的变量名和HariMain里面一样的,不过别担心,计算机会把他们当成不同的变量来处理310 //这里,在每个任务重,当farjmp返回的时候,我们都将定时器设定到0.02s之后,以便让程序在返回0.02s之后再次执行任务切换311 void task_b_main(void)312 {313     struct FIFO32 fifo;314     struct TIMER *timer_ts;315     int i,fifobuf[128],count=0;316     char s[11];317     struct SHEET *sht_back;318     sht_back=(struct SHEET *)*((int*)0x0fec);319     320     fifo32_init(&fifo,128,fifobuf);321     timer_ts=timer_alloc();322     timer_init(timer_ts,&fifo,1);323     timer_settime(timer_ts,2);324     325     for(;;){326         count++;327         sprintf(s,"%10d",count);328         putfonts8_asc_sht(sht_back,0,144,COL8_FFFFFF,COL8_008484,s,10);329         io_cli();330         if(fifo32_status(&fifo)==0){331             io_stihlt();332         }else{333             i=fifo32_get(&fifo);334             io_sti();335             if(i==1){//超时时间为5s336                 farjmp(0,3*8);//返回任务A337                 timer_settime(timer_ts,2);338             }339         }340     }341 }
bootpack.c 本次的~

 

五、任务自动切换[12g]

>_<" 真正的多任务是程序本身不知道的情况下进行任务切换!这里直接创建一个mtask.c专门用来处理多任务

 1 /* 任务管理相关程序 */ 2  3 #include "bootpack.h" 4  5 struct TIMER *mt_timer; 6 int mt_tr; 7  8 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 9 //功能:初始化mt_timer和mt_tr的值,并将计数器设定为0.02s,仅此而已10 //参数:11 //附加:变量mt_tr实际上代表了TR寄存器,而不需要timer_init是因为在超时的时候不需要向FIFO缓冲区写入数据12 //接下来,mt_taskswitch函数的功能是按照当前的mt_tr变量的值计算下一个mt_tr的值,将计时器重新设定为0.02s之后并进行任务切换13 void mt_init(void)14 {15     mt_timer = timer_alloc();16     /* 这里没有必要使用timer_init */17     timer_settime(mt_timer, 2);18     mt_tr = 3 * 8;19     return;20 }21 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////22 //功能:按照当前的mt_tr变量的值计算下一个mt_tr的值,将计时器重新设定为0.02s之后并进行任务切换23 //参数:24 void mt_taskswitch(void)25 {26     if (mt_tr == 3 * 8) {27         mt_tr = 4 * 8;28     } else {29         mt_tr = 3 * 8;30     }31     timer_settime(mt_timer, 2);32     farjmp(0, mt_tr);33     return;34 }
  • mt_init函数是初始化mt_timer和mt_tr的值,并将计数器设置为0.02s之后,mt_tr代表TR寄存器,而不需要使用timer_init()是因为发生超时时不需要向FIFO写数据~

  • mt_taskswitch是按照当前的mt_tr变量的值计算出下一个mt_tr的值,并设置计时器为0.02s,然后任务切换~

>_<" 这里就必须对timer.c里的定时器中断响应函数inthandler20进行响应的修改了:

 1 void inthandler20(int *esp) 2 { 3     char ts=0;//标记mt_timer任务切换计时器是否超时,如果直接在else语句直接调用任务切换会出现错误,因为这个中断处理还没完成 4     struct TIMER *timer; 5     io_out8(PIC0_OCW2, 0x60);    /* 把IRQ-00信号接受完了的信息通知给PIC */ 6     timerctl.count++; 7     if (timerctl.next > timerctl.count) {//如果下一个还没计数完毕就直接返回 8         return; 9     }10     timer = timerctl.t0; //把最前面的地址赋址给timer11     for (;;) {12         if (timer->timeout > timerctl.count) {13             break;14         }//从前往后遍历,一旦发现有计时未完成的计时器就跳出循环15         /*除了上面的情况,都是定时已达的定时器*/16         timer->flags = TIMER_FLAGS_ALLOC;17         if(timer!=mt_timer){18             fifo32_put(timer->fifo, timer->data);19         }else{20             ts=1;/* mt_timer超时 */21         }22         timer = timer->next;//下一个定时器的地址赋址给timer23     }24     timerctl.t0 = timer;//新移位25     timerctl.next = timer->timeout;//timectl.next设定26     if(ts!=0){27         mt_taskswitch();28     }29     return;30 }
  • 如果发生超时的是mt_timer的话,不向FIFO写数据,而是置ts为1,最后根据这个标志看是否要进行任务切换~(这里一定不能直接在第20行进行任务切换,因为中断还没进行完毕~)

 

六、效果展示:

>_<" 这里每隔1s就显示一下累计的数据:7370035,下面一行是总的数据~

 

七、代码链接:

  •  任务切换A->B链接12a:http://pan.baidu.com/s/1eQlDQ2u
  •  任务切换AB互转链接12b:http://pan.baidu.com/s/1qWlZ4Qg
  •  简单的多任务B数数链接12d:http://pan.baidu.com/s/1Gongy
  •  简单的多任务优化提速链接12e:http://pan.baidu.com/s/1pJFhI8j
  •  任务自动切换链接12g:http://pan.baidu.com/s/1ntHTGsp

 

[自制简单操作系统] 6、多任务(一)