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設計コンセプト
Ｃ言語だけで、RTOSを実現すると決めましたが、それだけでは設計
できないので、いくつか制約条件を与えます。
制約が多いほうが、考えることが少なくなるので、以下を規定します。
- システムコールは、μITRONに準拠する。
- システムコール数は、極力少なくする。
- タスク数は、最大16個まで。
- タスクの状態は、RUN、READY、WAIT、SUSPEND、DORMANTとする。
- タスクの起動、停止、時間待ちをUSOが担当する。
- スケジューラとディスパッチャは、極力簡単に実現する。
- ノンプリエンプティブ動作とする。
システムコールは、μITRONに準拠
μITRONの解説書は、巷に流布されていますし、μITRONを
利用したシステムの構築内容を説明したサイトが多数あり
ます。
説明サイトが多数あれば、システムコールそのものを解説
する手間を省略できると考え、μITRONにあわせます。
μITRONであれば、ゆるい規格化をうたっているので、引数
や動作をシステムに合わせて変更することもできます。
これらの理由から、システムコールは、μITRONに準拠します。
システムコール数は、少なく
スケジューリングとディスパッチは、簡単に実現したり、
ノンプリエンプティブ動作にすると、システムコール数を
少なくできます。
システムコールが多いと、RTOS本体部分が肥大化してしまい
タスク切替え時間が長くなったり、コード領域の圧迫が出て
しまいます。
コード領域、メモリ領域が小さいマイコンでも動作するように
したいので、システムコールは、次の６個にしました。
- cre_tsk タスクをシステムに登録
- sta_tsk タスクを指定の状態で起動
- sus_tsk ＩＤを指定して、タスクをSUSPEND状態に変更
- rsm_tsk ＩＤを指定して、タスクをREADY状態に変更
- slp_tsk 自タスクを、SUSPEND状態にします
- wai_tsk 指定時間、自タスクをWAIT状態に変更
タスク数は、最大16個まで
コード領域、メモリ領域が小さいマイコンでも動作するように
したいので、タスクを最大16個に限定します。
複雑なことを実現しなければ、16個あれば充分でしょう。
マルチタスクという言葉の意味を考えれば、最小は２個のタスク
で動作させればよいことになります。
USOを使うならば、タスク数は３個以上16個以下が妥当です。
タスク状態は、５個
μITRONでは、タスクは最小で３状態、最大で７状態をもてます。
システムによりタスク状態を変更してよいと規定されているので
次の５状態にします。
- RUN
- READY
- SUSPEND
- WAIT
- DORMANT
RUNは、タスクがＣＰＵを使っている状態です。
READYは、ＣＰＵの割当てを待っている状態です。
SUSPENDは、時間待ちではないタスクの動作保留状態です。
WAITは、時間待ちによる動作保留状態です。
DORMANTは、休止状態でＵＳＯから認識できない状態です。
タスクの起動、停止、時間待ちを担当
機能満載のRTOSがありますが、USOは、次の３点だけに限定します。
他のタスク起動は、システムコールrsm_tskで実現します。
他のタスク停止は、システムコールsus_tskで実現します。
自タスク停止は、システムコールslp_tskで実現します。
時間待ちは、システムコールwai_tskで実現します。
スケジューラ、ディスパッチは、簡単に実現
RTOSは、タスクを切り替えるために、スケジューラとディスパッチャが
必要になります。
USOでは、スケジューラとディスパッチャは、ラウンドロビンで実現します。
タスクをID順に並べておき、READYであればRUNにします。
RUNになると、タスクはCPUを使い必要な作業をします。
USOは、そのタスクの作業終了まで待ちます。
CPUの返却はタスクに任せるので、内部で無限ループすると
他のタスクにCPUを割当てられなくなります。
ラウンドロビンで、スケジューラとディスパッチャを実現する
ので、ノンプリエンプティブの動作になります。
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