μC/OS-II實(shí)時(shí)性能測試與研究

3.2 中斷響應時(shí)間測試步驟及結果
　　
① 同任務(wù)切換時(shí)間測試。

圖2 中斷響應時(shí)間測試

② 如圖2所示，建立一個(gè)任務(wù)Task_IRT_Test和定時(shí)器0對應的中斷服務(wù)子程序Timer0_IRT_Test。在任務(wù)中開(kāi)啟定時(shí)器0，當定時(shí)器0自減到0時(shí)，CPU響應該中斷，CPU的中斷向量跳轉到定時(shí)器0的中斷服務(wù)子程序Timer0_IRT_Test，由它保存CPU的全部寄存器；然后通知內核進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，同時(shí)將堆棧指針保存到當前任務(wù)控制塊OS_TCB中，之后用戶(hù)的中斷服務(wù)代碼開(kāi)始執行，在此停止定時(shí)器0，讀出它的數值a2。
　　
③ 根據式(2)計算結果。
　　
④ 重復10次實(shí)驗，取最大值0.24 μs。

4 CPU運行頻率對μC/OS-II實(shí)時(shí)性的影響
　　
將CPU運行頻率分別降低到152.00 MHz、101.25 MHz、67.50 MHz和33.75 MHz。
　　
測試方法不變，其測試結果分別如圖3和圖4所示。其中，任務(wù)切換時(shí)間的最大值分別為7.14 μs、10.74 μs、16.35 μs、32.71 μs；中斷響應時(shí)間的最大值分別為0.32 μs、0.47 μs、0.95 μs、1.90 μs。

　測試結果分析： 總體上，隨著(zhù)CPU運行頻率的增加，任務(wù)切換時(shí)間和中斷響應時(shí)間都會(huì )減小，且呈非線(xiàn)性變化。特別是CPU運行頻率較低時(shí)，其變化對實(shí)時(shí)性能影響較大；當CPU運行在較高的頻率時(shí)，其變化幅度相對要小些。其非線(xiàn)性變化是與最小分頻時(shí)間相關(guān)的。
　　
這說(shuō)明CPU運行頻率對實(shí)時(shí)性能起著(zhù)非常重要的作用。因為它直接決定指令的處理周期，頻率增加時(shí)，指令周期減小，系統用于同步等待的時(shí)間縮短，CPU執行每條語(yǔ)句的速度加快，保存和恢復CPU寄存器內容的速度也相應加快，因此實(shí)時(shí)性能變得更好。

5 CPU利用率對μC/OS-II實(shí)時(shí)性能的影響
　　
之前的測試都是在CPU負荷較小的情況下進(jìn)行的，當CPU負荷增大（即利用率升高）時(shí)，實(shí)時(shí)性又會(huì )如何變化呢？這里建立了N個(gè)相同的任務(wù)，同時(shí)進(jìn)行大批量的浮點(diǎn)運算。再建立一個(gè)任務(wù)，利用μC/OS-II自帶函數OSStat()計算CPU利用率。對應不同的N值，有不同的CPU利用率，分別測試其實(shí)時(shí)性，得到的結果如圖5所示。測試結果表明： 當CPU負荷增大時(shí)，任務(wù)切換時(shí)間會(huì )增加，中斷響應時(shí)間也會(huì )略有增加。CPU利用率對系統的實(shí)時(shí)性能有一定的影響，但不是很大。

6 結論

本文在特定的硬件平臺上測得μC/OS-II在不同情況下的任務(wù)切換時(shí)間和中斷響應時(shí)間，能較好地反映出它的實(shí)時(shí)性能。測試方法在沒(méi)有精密儀器的條件下即可完成，具有簡(jiǎn)單易行、硬件依賴(lài)性低、可信度高的特點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)人員將μC/OS-II用于嵌入式操作系統的實(shí)時(shí)應用提供了依據。