鴻蒙內核源碼分析(時間管理篇) | Tick是操作系統的基本時間單位

在鴻蒙宏OS_CYCLE_PER_TICK表示機器周期,Tick由用戶根據實際情況配置. 例如:主頻為1G的CPU,其振蕩周期為: 1吉赫 (GHz 109 Hz) = 1 000 000 000 Hz 當Tick為100時,則1 000 000 000/100 = 10000000 ,即一秒內可產生1千萬個CPU周期.CPU就是用這1千萬個周期去執行指令的.

指令周期

指令周期是執行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期數也不同。對于一些簡單的的單字節指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執行，不再需要其它的機器周期。對于一些比較復雜的指令，例如轉移指令、乘法指令，則需要兩個或者兩個以上的機器周期。通常含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令。

Tick硬中斷函數

LITE_OS_SEC_BSS volatile UINT64 g_tickCount[LOSCFG_KERNEL_CORE_NUM] = {0};//tick計數器,系統一旦啟動,一直在++, 為防止溢出,這是一個 UINT64 的變量 
LITE_OS_SEC_DATA_INIT UINT32 g_sysClock;//系統時鐘,是絕大部分部件工作的時鐘源，也是其他所有外設的時鐘的來源  
LITE_OS_SEC_DATA_INIT UINT32 g_tickPerSecond;//每秒Tick數,鴻蒙默認是每秒100次,即:10ms 
LITE_OS_SEC_BSS DOUBLE g_cycle2NsScale; //周期轉納秒級 
 
/* spinlock for task module */ 
LITE_OS_SEC_BSS SPIN_LOCK_INIT(g_tickSpin); //節拍器自旋鎖 
#define TICK_LOCK(state)                       LOS_SpinLockSave(&g_tickSpin, &(state)) 
/* 
 * Description : Tick interruption handler 
 *///節拍中斷處理函數 ,鴻蒙默認10ms觸發一次 
LITE_OS_SEC_TEXT VOID OsTickHandler(VOID) 
{ 
    UINT32 intSave; 
 
    TICK_LOCK(intSave); 
    g_tickCount[ArchCurrCpuid()]++;//當前CPU核計數器 
    TICK_UNLOCK(intSave); 
 
#ifdef LOSCFG_KERNEL_VDSO 
    OsUpdateVdsoTimeval(); 
#endif 
 
#ifdef LOSCFG_KERNEL_TICKLESS 
    OsTickIrqFlagSet(OsTicklessFlagGet()); 
#endif 
 
#if (LOSCFG_BASE_CORE_TICK_HW_TIME == YES) 
    HalClockIrqClear(); /* diff from every platform */ 
#endif 
 
    OsTimesliceCheck();//時間片檢查 
 
    OsTaskScan(); /* task timeout scan *///任務掃描 
 
#if (LOSCFG_BASE_CORE_SWTMR == YES) 
    OsSwtmrScan();//定時器掃描,看是否有超時的定時器 
#endif 
} 
 
#ifdef __cplusplus 
#if __cplusplus 
}

解讀

● g_tickCount記錄每個CPU核tick的數組,每次硬中斷都觸發 OsTickHandler,每個CPU核單獨計數.

● OsTickHandler是內核調度的動力,其中會檢查任務時間片是否用完,定時器是否超時.主動delay的任務是否需要被喚醒,其本質是個硬中斷,在HalClockInit硬時鐘初始化時創建的,具體在硬中斷篇中會詳細講解.

● TICK_LOCK是tick操作的自旋鎖,宏原型LOS_SpinLockSave在自旋鎖篇中已詳細介紹.

功能函數

#define OS_SYS_MS_PER_SECOND   1000         //一秒多少毫秒 
//獲取自系統啟動以來的Tick數 
LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT64 LOS_TickCountGet(VOID) 
{ 
    UINT32 intSave; 
    UINT64 tick; 
 
    /* 
     * use core0's tick as system's timeline, 
     * the tick needs to be atomic. 
     */ 
    TICK_LOCK(intSave); 
    tick = g_tickCount[0];//使用CPU core0作為系統的 tick數 
    TICK_UNLOCK(intSave); 
 
    return tick; 
} 
//每個Tick多少Cycle數 
LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_CyclePerTickGet(VOID) 
{ 
    return g_sysClock / LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND; 
} 
//毫秒轉換成Tick 
LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_MS2Tick(UINT32 millisec) 
{ 
    if (millisec == OS_MAX_VALUE) { 
        return OS_MAX_VALUE; 
    } 
 
    return ((UINT64)millisec * LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND) / OS_SYS_MS_PER_SECOND; 
} 
//Tick轉化為毫秒 
LITE_OS_SEC_TEXT_MINOR UINT32 LOS_Tick2MS(UINT32 tick) 
{ 
    return ((UINT64)tick * OS_SYS_MS_PER_SECOND) / LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND; 
}

說明

● 在CPU篇中講過,0號CPU核默認為主核,默認獲取自系統啟動以來的Tick數使用的是g_tickCount[0]

● 因每個CPU核的tick是獨立計數的,所以g_tickCount中各值是不一樣的.

● 系統的Tick數在關中斷的情況下不進行計數，因為OsTickHandler本質是由硬中斷觸發的,屏蔽硬中斷的情況下就不會觸發OsTickHandler,自然也就不會有g_tickCount[ArchCurrCpuid()]++的計數,所以系統Tick數不能作為準確時間使用.

● 追問下,什么情況下硬中斷會被屏蔽?

編程示例

前提條件：

● 使用每秒的Tick數LOSCFG_BASE_CORE_TICK_PER_SECOND的默認值100。

● 配好OS_SYS_CLOCK系統主時鐘頻率。

時間轉換

VOID Example_TransformTime(VOID) 
{ 
    UINT32 ms; 
    UINT32 tick; 
 
    tick = LOS_MS2Tick(10000);    // 10000ms轉換為tick 
    dprintf("tick = %d \n",tick); 
    ms = LOS_Tick2MS(100);        // 100tick轉換為ms 
    dprintf("ms = %d \n",ms); 
}

時間轉換結果

tick = 1000 
ms = 1000

時間統計和時間延遲

LITE_OS_SEC_TEXT UINT32 LOS_TaskDelay(UINT32 tick); 
VOID Example_GetTime(VOID) 
{ 
    UINT32 cyclePerTick; 
    UINT64 tickCount; 
 
    cyclePerTick  = LOS_CyclePerTickGet(); 
    if(0 != cyclePerTick) { 
        dprintf("LOS_CyclePerTickGet = %d \n", cyclePerTick); 
    } 
 
    tickCount = LOS_TickCountGet(); 
    if(0 != tickCount) { 
        dprintf("LOS_TickCountGet = %d \n", (UINT32)tickCount); 
    } 
 
    LOS_TaskDelay(200);//延遲200個tick 
    tickCount = LOS_TickCountGet(); 
    if(0 != tickCount) { 
        dprintf("LOS_TickCountGet after delay = %d \n", (UINT32)tickCount); 
    } 
}

時間統計和時間延遲結果

LOS_CyclePerTickGet = 495000 //取決于CPU的頻率 
LOS_TickCountGet = 1 //實際情況不一定是1的 
LOS_TickCountGet after delay = 201 //實際情況不一定是201,但二者的差距會是200

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責任編輯：jianghua 來源：鴻蒙社區

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