任務切換是多任務處理的全部內容。然而，由于以下原因，太多可能會破壞：

它增加了 RTOS 開銷

它增加了功耗

它降低了響應能力，尤其是低優(yōu)先級任務

它增加了調試的復雜性

它可能會導致錯誤

它可以抑制未來的擴張

因為一個好的 RTOS 在低端 50 MHz Cortex-M3 上每秒可以實現大約 50，000 次任務切換，所以第一個問題對于大多數系統來說可能并不重要。然而，對于電池供電的設備，即使是很小的效率改進也很重要。設備用戶可能會注意到低優(yōu)先級人機界面任務的響應速度降低。不必要的任務切換會混淆已經很復雜的調試過程，因此如果沒有其他原因的話，也是不可取的。

第五個原因尤為重要。如果您沒有意識到可能會發(fā)生任務切換，那么事情可能不會總是按照預期的順序發(fā)生。這可能會導致難以找到的零星錯誤。最后，隨著新功能的添加，空閑時間可能會變得很寶貴，尤其是在處理器性能剛開始的時候。有充分的理由減少過多的任務切換。讓我們看幾個。

優(yōu)先提升

一種流行的方法是在選擇運行時自動提高任務的優(yōu)先級。這在以下示例中顯示：

void sys_init（void） {

TCB_PTR t2a; // task a of priority 2

t2a = smx_TaskCreate（t2a_main， PRI_2， 500， SMX_FL_NONE， “t2a”）;

smx_TaskHook（t2a， t2a_entry， t2a_exit）;

smx_TaskStart（t2a）;

}

void t2a_entry（void） {

smx_TaskBump（self， 3）;

}

void t2a_exit（void） {

smx_TaskBump（self， 2）;

}

void t2a_main（void） {

while （1） {

// perform t2a function at priority 3

}

}

在此示例中，t2a_enter（） 由調度程序透明地調用，在 t2a 恢復之前，并且 t2a_exit（） 在 t2a 暫停之后類似地調用。t2a_enter（） 將 t2a 移動到就緒隊列級別 3 的前面并將其優(yōu)先級提高到 3。t2a_exit（） 將 t2a 移動到就緒隊列級別 2 的末尾并將其優(yōu)先級降低到 2。因此，t2a 不能被 a 搶占運行時的優(yōu)先級 3 任務。但是具有更高優(yōu)先級的任務可以搶占 t2a。在這種情況下，t2a 將回到優(yōu)先級 2，從而允許任何等待優(yōu)先級 3 的任務接下來運行。

這種方法很有吸引力，因為一旦 t2a 開始運行，就應該允許它結束。但是，您可能想知道為什么不將 t2a 列為優(yōu)先級 3 的任務。優(yōu)先級提升的優(yōu)點是所有優(yōu)先級為 3 的任務將在 t2a 允許開始之前運行。然后它成為其中之一。這在三種情況下是有意義的：

t2a 是一個簡短的任務

t2a 是一個重型切換器

t2a 是超級用戶

如果 t2a 是一項很長的任務，那么將其提升到優(yōu)先級 3 并不是一個好主意，因為它會影響真正的優(yōu)先級 3 任務的響應能力。所以，t2a 應該很短。

重型切換器的一個例子是浮點任務，與定點任務相比，它必須保存和恢復額外的 32 個寄存器。另一個例子是通過緩存從慢速內存執(zhí)行的任務。然后，由于新任務使用不同的代碼和變量，重度切換表現為緩存未命中和重新加載。即使在緩存環(huán)境中，提升的任務也應該很短。

如果 t2a 以比其他任務更高的功率級別運行（例如，它在運行時打開外圍設備），則顯然將其運行時間最小化是有益的，假設節(jié)能很重要。這是優(yōu)先級提升的一個很好的用途。

除了優(yōu)先級反轉之外，優(yōu)先級提升的另一個缺點是它增加了使用它的任務的切換開銷。對于上面的示例，任務切換從每秒 50，000 次下降到 26，000 次，這不是問題。

任務鎖定

任務鎖定是防止不必要的任務切換的另一種方法。以下示例說明了這一點：

TCB_PTR t2a， t3a; // tasks

SCB_PTR sa; // semaphore

void t3a-main（void） {

smx_SemTest（sa）;

// do something

}

void t2a-main（void） {

smx_SemSignal（sa）;

}

這個例子除了說明隱藏的任務切換之外沒有任何用處。由于 t3a 具有更高的優(yōu)先級，它首先運行，然后等待信號量，sa。然后 t2a 運行并向 sa 發(fā)出信號。t2a 并沒有像預期的那樣停止，而是立即被 t3a 搶占，它做某事，然后停止。然后，t2a 再次運行，除了停止之外什么都不做。您現在可以看到這是一個浪費的任務切換?？梢远覒撏ㄟ^以下方式加以預防：

void t2a-main（void） {

smx_TaskLock（）;

smx_SemSignal（sa）;

}

現在，在 t2a 停止并釋放其鎖定之前，t3a 無法搶占。請注意，這實際上是調度程序鎖定，但我更喜歡稱它為任務鎖定，因為這更能描述它的作用。

更少的優(yōu)先級

如果你發(fā)現你的系統做了太多的任務切換，最好簡單地減少優(yōu)先級的數量。為此，您顯然需要一個允許任務共享優(yōu)先級的 RTOS。假設您有這樣的 RTOS，下一步是重新考慮相關的任務優(yōu)先級。

當一項任務一直在等待時，它的緊迫性就會增加。降低優(yōu)先級意味著可能已經搶占它的任務，從而使其等待更長時間，現在將在它之后運行。較低的優(yōu)先級實際上可以實現更流暢的操作，以及減少不必要的任務切換。

試圖過度控制活動而不是讓它們自然發(fā)生是一種常見的沖動。不太有力的控制可能更能適應不可預見的情況，因此可能會產生更堅固的解決方案。值得一試。

循環(huán)調度

在降低優(yōu)先級的過程中，引入相同優(yōu)先級的任務的循環(huán)調度可能會有所幫助。這可以按如下方式完成：

void t2a_main（void） {

while （smx_TestSem（sa）） {

// do function a

smx_TaskBump（self， NO_PRI_CHG）;

}

}

void t2b_main（void） {

while （smx_TestSem（sb）） {

// do function b

smx_TaskBump（self， NO_PRI_CHG）;

}

}

當每個任務完成一些工作時，它會將自己撞到就緒隊列級別 2 的末尾，以便其他任務可以運行，如果它有工作的話。如果兩個任務都沒有工作，則兩者都將在各自的信號量上掛起，并且可以運行優(yōu)先級較低的任務。當然，更高優(yōu)先級的任務可以隨時搶占 t2a 和 t2b。在這個例子中，這兩個任務可能大部分時間都在等待工作。但是當他們的工作量增加時，他們會交替工作，從而公平地關注所有客戶。

不可搶占的任務

通常一次性任務（沒有像普通任務那樣的內部循環(huán)）非常短，使它們不可搶占是有意義的，如下所示：

TCB_PTR t2a;

t2a = smx_TaskCreate（t2a_main， PRI_2， 0， SMX_FL_LOCK， “t2a”）;

smx_TaskStart（t2a）;

void t2a_main（void） {

// do something simple and stop

}

因為 t2a 是在創(chuàng)建時設置了它的 start-locked 標志，所以它在開始運行時將被鎖定，因此在它停止或自行解鎖之前是不可搶占的。這類任務非常適合更改關鍵控制結構之類的事情，因此您不希望它們被搶占。如果這樣的任務要等待某個東西，它就會失去它的鎖，從而變成可搶占的。

在許多情況下，優(yōu)先級提升對于提高系統性能很有用。然而，更簡單的方法，如任務鎖定、降低優(yōu)先級、循環(huán)調度和使用非搶占式任務在某些情況下也很有效。

審核編輯：郭婷