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操作系統(tǒng)分為搶占式內(nèi)核和非搶占式內(nèi)核，通常RTOS都是搶占式內(nèi)核。

下面就來講講搶占式內(nèi)核和非搶占式內(nèi)核的內(nèi)容。

非搶占式內(nèi)核

非搶占式內(nèi)核要求每個任務（線程）都做一些事情來明確放棄對 CPU 的控制，為了保持多任務并發(fā)的錯覺，必須要有這一步操作。

非搶占式調(diào)度也稱為協(xié)作多任務，任務相互協(xié)作以共享 CPU，異步事件仍然由 ISR 處理。ISR 可以使更高優(yōu)先級的任務準備好運行，但 ISR 總是返回到被中斷的任務。

只有當當前任務放棄 CPU 時，新的更高優(yōu)先級任務才會獲得對 CPU 的控制。

非搶占式內(nèi)核的優(yōu)點之一是中斷延遲更低，在任務級別，非搶占內(nèi)核也可以使用不可重入函數(shù)。每個任務都可以使用不可重入函數(shù)，而不必擔心被另一個任務破壞。這是因為每個任務都可以在放棄 CPU 之前運行到完成。但是，不應允許不可重入函數(shù)放棄對 CPU 的控制。

使用非搶占式內(nèi)核的任務級響應可能比前臺/后臺系統(tǒng)低得多，因為任務級響應現(xiàn)在由最長任務的時間給出。

非搶占式內(nèi)核的另一個優(yōu)點是較少需要通過使用信號量來保護共享數(shù)據(jù)。每個任務都擁有 CPU，你不必擔心任務會被搶占。當然，這不是絕對的，在某些情況下，仍應使用信號量。共享 I/O 設備可能仍需要使用互斥信號量；例如，任務可能仍需要對打印機的獨占訪問。

(1) 任務正在執(zhí)行但被中斷。

(2) 如果中斷被使能，CPU 向量（跳轉）到 ISR。

(3) ISR 處理事件并使更高優(yōu)先級的任務準備好運行。

(4) ISR完成后，執(zhí)行返回指令，CPU返回被中斷的任務。

(5) 任務代碼在中斷指令之后的指令處恢復。

(6) 當任務代碼完成時，它調(diào)用內(nèi)核提供的服務，將 CPU 交給另一個任務。

(7) 內(nèi)核看到更高優(yōu)先級的任務已經(jīng)準備好運行，因此，內(nèi)核執(zhí)行上下文切換，以便它可以運行（即執(zhí)行）更高優(yōu)先級的任務來處理由 ISR 發(fā)出信號的事件。

非搶占式內(nèi)核最重要的缺點是響應性：已準備好運行的較高優(yōu)先級任務可能需要等待很長時間才能運行，因為當前任務應該及時放棄CPU使用權。

與前臺/后臺系統(tǒng)中的后臺執(zhí)行一樣，非搶占式內(nèi)核中的任務級響應時間是不確定的；你永遠不知道最高優(yōu)先級的任務何時才能獲得 CPU 的控制權。這個操作由你的應用程序來決定怎么時候放棄對 CPU 的控制。

總而言之，非搶占式內(nèi)核允許每個任務運行，直到它自愿放棄對 CPU 的控制。中斷搶占任務，ISR 完成后，ISR 返回到被中斷的任務。任務級響應比前臺/后臺系統(tǒng)要好得多，但仍然是不確定的，因此，很少有商業(yè)內(nèi)核是非搶占式的。

搶占式內(nèi)核

μC/OS-II、RTT等大多數(shù)實時內(nèi)核都是搶占式的，準備運行的最高優(yōu)先級任務始終被賦予 CPU 控制權。

當一個任務使更高優(yōu)先級的任務準備好運行時，當前任務被搶占（掛起）并且更高優(yōu)先級的任務立即獲得 CPU 的控制權。

如果 ISR 使更高優(yōu)先級的任務準備就緒，當 ISR 完成時，被中斷的任務被掛起并恢復新的更高優(yōu)先級任務。

(1) 任務正在執(zhí)行但被中斷。

(2) 如果中斷被使能，CPU 向量（跳轉）到 ISR。

(3) ISR 處理事件并使更高優(yōu)先級的任務準備好運行。ISR 完成后，調(diào)用內(nèi)核提供的服務（即調(diào)用內(nèi)核提供的函數(shù)）。

(4) & (5) 該函數(shù)知道一個更重要的任務已經(jīng)準備好運行，因此內(nèi)核將執(zhí)行上下文切換并執(zhí)行更重要的代碼而不是返回到被中斷的任務任務。當更重要的任務完成時，內(nèi)核提供的另一個函數(shù)被調(diào)用，讓任務進入休眠狀態(tài)，等待事件（即 ISR）發(fā)生。

(6) & (7) 然后內(nèi)核“看到”需要執(zhí)行一個較低優(yōu)先級的任務，并完成另一個上下文切換以恢復被中斷任務的執(zhí)行。

使用搶占式內(nèi)核，最高優(yōu)先級任務的執(zhí)行是確定性的；你可以確定它何時可以控制 CPU。因此，通過使用搶占式內(nèi)核可以最大限度地減少任務級響應時間。

使用搶占式內(nèi)核的應用程序代碼不應使用不可重入函數(shù)，除非通過使用互斥信號量確保對這些函數(shù)的獨占訪問，因為低優(yōu)先級和高優(yōu)先級任務都可以使用公共函數(shù)。如果較高優(yōu)先級的任務搶占正在使用該功能的較低優(yōu)先級的任務，則可能會發(fā)生數(shù)據(jù)損壞。

總而言之，搶占式內(nèi)核始終執(zhí)行準備運行的最高優(yōu)先級任務。中斷搶占任務，完成 ISR 后，內(nèi)核將繼續(xù)執(zhí)行準備運行的最高優(yōu)先級任務（而不是被中斷的任務）。任務級別的響應是最佳的和確定性的，當系統(tǒng)響應性很重要時，建議使用搶占式內(nèi)核。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统中抢占式和非抢占式内核的区别的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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