打开电脑的任务管理器,看着跳动的CPU使用率,发现很舒服。每一个线程占用了多少CPU清清楚楚,也就能针对性的确认为啥你的电脑跑的慢了。
今天这篇笔记不讲每个任务(或线程)CPU的使用情况,而是单片机整体的CPU使用情况,先易后难嘛。 为什么要知道这个呢?知道这个有啥用呢?鱼鹰看的书少,就不写官方话了,只说说自己的理解。 CPU使用率越高,意味着系统越繁忙,对于一些事情的响应也就越慢。比如你的电脑CPU使用率占到90%以上,你会发现打字变慢了,鼠标移动变慢了,这都是因为CPU占用过高,导致系统来不及处理你的键盘和鼠标数据,所以才会有慢悠悠的表现。 电脑是非实时系统,要求不高,即使电脑变慢,电脑死机,后果都不是很严重,但是如果说你的嵌入式系统是国防、医疗领域的,如果也出现了这些情况,那后果不堪设想。比如呼吸机突然出问题了,那么对于病人来说,就是灾难,所以医疗行业的产品都会经过严格的测试,否则不允许上市。 嵌入式系统使用的大部分应该都是实时操作系统,即所谓的RTOS,它必须对外界的各种情况作出非常快的响应,如果不能,那你设计的系统就是有问题的。 那么如何快速响应外界信息呢?就看CPU使用情况了,CPU平时的使用率越低,越能快速响应。怎么理解这句话? 比如一天时间里,你要上8个小时的班,其他时间才属于你自己,如果按一天来计算的话,你的CPU利用率是8/24=33.3%,其他时间可以快速响应其他事情,比如别人叫你出去吃饭,如果是在下班时间,你随叫随到,如果是上班时间,那么叫了你也没用,只能等下班之后才行。所以虽然你的CPU利用率才33.3%,但是上班的时候还是不能及时响应其他事情,因为上班是优先级最高的任务(假设上班是最高优先级任务)。 这个例子可能不是很好,换成学生的例子可能更好一些。比如一个学生,每天上7节课,课间都有休息时间,假设还是要上8小时,但是因为中间不是连续的,所以虽然你的CPU利用率还是33.3%,但是你在课间时总能对一些其他事情做出快速响应,所以整体性能可能比前一个例子好一些。 所以设计系统时,千万别让一个高优先级任务持续占用CPU太长时间,如果可能的话,尽可能拆分长任务,否则低优先级的任务很可能无法及时运行,外在表现是,系统卡了。 看完这个,很多人就会想了,我的系统该怎么计算CPU使用率呢?对了,我的系统是裸机的…… 不好意思,裸机系统CPU使用率100%,算不了…… 那好,带操作系统的怎么算,比如uCOS、FreeRTOS、RT-Thread? 严格来说,如果不采用休眠等机制的话,不管是裸机还是操作系统,CPU使用率都是100%。 为什么这么说呢?你看系统的CPU使用率的计算方法就知道了(这里说的是RTOS中简单的计算方式,而不是电脑那种,那种计算应该比较复杂,鱼鹰也不清楚)。 简单的说,一个操作系统里有很多用户任务,还有一个特别的系统任务,就是空闲任务。这个任务平时啥也不敢,就在那里空跑,CPU没有其他任务执行的时候,就会跑到空闲任务中执行。 除了空跑,空闲任务还有什么特点?优先级最低,不允许挂起空闲任务,即该任务永远处于就绪状态。
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