《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。
