μC/OS优先级调度机制在PowerPC上的优化

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寻找最高优先级的就绪任务时，μC/OS使用了预先固化的256字节的对照表OSUnMapTbl，给出特定字节值的最低位1所在位的信息。查表算法避免了逐位检测各优先级位引起的执行时间的不确定性，程序简单，执行速度快，与就绪任务多少和优先级无关。

对于取值0～63的任务优先级，μC/OS将其划分成高3位的Y和低3位的X，并保存在其任务控制块TCB的OSTCBX和OSTCBY中，其对应的OSUnMapTbl的值保存在OSTCBBitY和OSTCBBitX变量中，以提高运算速度。为了避免函数调用所带来的额外开销，μC/OS直接用语句实现如下的三部分功能。

① 设置任务进入就绪态

OSRdyGrp |= ptcb>OSTCBBitY;
OSRdyTbl[ptcb﹥OSTCBY] |= ptcb>OSTCBBitX;

② 设置任务退出就绪态。

y = OSTCBCur>OSTCBY;
OSRdyTbl[y] &= ~OSTCBCur>OSTCBBitX;
if (OSRdyTbl[y] == 0) {
　　OSRdyGrp &= ~OSTCBCur>OSTCBBitY;
}

③ 寻找最高优先级的就绪态任务。以OSRdyGrp的值做偏移量，查OSUnMapTbl表，得到1个0到7的数Y，作为优先级高3位，再根据Y的值，找出OSRdyTbl中对应的字节，并且再次查OSUnMapTbl表，得到1个0到7的数X，作为优先级低3位的值，通过将Y左移3位再加上X的值，得到就绪任务中优先级最高的那个。

y = OSUnMapTbl[OSRdyGrp];
OSPrioHighRdy = (INT8U)((y << 3) + OSUnMapTbl[OSRdyTbl[y]]);

μC/OS的任务调度算法采用了以空间换时间的策略，将特定字节值的最低位1所在位的信息预先计算并保存到表中，运行时通过查表快速得到；每个任务的TCB中除了保存优先级信息本身外，还使用额外的4个字节保存优先级的高低3位和对应的OSUnMapTbl值，以避免运行时实时计算这几个值所带来的延迟。这些措施增加了系统ROM和RAM的开销。

3 利用PowerPC"数出前导零数目"指令实现任务调度

PowerPC是Motorola 、IBM和Apple三家公司于20世纪90年代初期联合设计的32位CPU。Freescale（其前身是Motorola半导体部）发展了针对汽车电子的MPC5xx系列单片机及后续基于e200内核的MPC5xxx系列单片机；更高端的e500、e600内核是用于通信领域的MPC6xxx、7xxx和8xxx系列。

下面对μC/OS任务优先级调度算法的改进和优化是在MPC5554单片机上实现的。

PowerPC处理器具有一条"数出前导零数目" 的指令cntlzw(count leading zero word)，可以以硬件指令方式实现优先级的多任务调度算法。这条指令也可用于图像处理和算法加密的场合。该指令数出一个32位寄存器中前置零的数目，例如，返回0表示b0不为零，即没有前导零；返回3表示b3不为零，b3位的前面从b0到b2共有3个零；返回32表示RS寄存器中所有的位都为零。（在PowerPC架构中，最高位MSB表示为b0，低位MSB根据位宽表示为b7、b15或b31。）

利用这条指令，用汇编语言改写寻找最高优先级的就绪任务的函数，则不需要进行循环移位判断，可以直接从64个任务中找出优先级最高的那个任务。代码如下：

asm INT8U FindHighestRdyTask(void){
　　lisr5,OSRdyTbl@ha//让r5寄存器指向OSRdyTbl[]
　　orir5,r5,OSRdyTbl@l
　　lwzr3,0(r5)//将OSRdyTbl[0]的值载入r3寄存器
　　cntlzwr3,r3//计算OSRdyTbl[0]中前导零数目
　　cmpi0,0,r3,32//判断前32个任务是否就绪
　　bne __FindEnd//如果前导零数目为32，说明前32个任务均未就绪，需要从后32个任务中寻找
　　lwzr4,4(r5)//将OSRdyTbl[1]的值载入r4寄存器
　　cntlzwr4,r4//计算OSRdyTbl[1]的前导零数目
　　addir3,r4,32//后32个任务需要加上偏移量
　　__FindEnd:
　　blr //返回值保存在r3寄存器中

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