[发明专利]多任务处理器及其任务切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多任务处理器及其任务切换方法。

背景技术

随着科技的蓬勃发展，使得通讯及多媒体的标准不断的更新，众家业 者为了应付通讯及多媒体标准的更新速度，于是以可编程处理器 (programmable processor)取代传统特定功能整合电路(application specified  integrated circuit，ASIC)，整合到嵌入式系统中。而新一代的通讯及多媒体的 应用倾向于提高多任务处理器运算复杂度，达到以较低位率提供高画质内 容的功能。为了符合通讯及多媒体上的即时(real-time)处理的需求(同时执行 多个应用程序、及时反应使用者需求等)，可编程处理器(programmable  processor)于是使用作业系统(operating system)或微核心(micro kernel)动态即 时管理的能力，并以分时(time slicing)多任务(multitasking)的方式来实现。

在分时多任务的环境下，可编程处理器必须常常切换所执行的工作(或 称任务，task)，每进行一次任务切换，则必须进行一次内容切换(context  switch)，将现在进行的任务状态(包括寄存器以及其他任务信息)全部存到堆 迭(stack)中。现今可编程处理器的发展趋势倾向于增加寄存器的数量，以及 加长寄存器的字长度(word-length)，以便于藉由单一指令多重数据(single  instruction multiple data，简称SIMD)的技术，利用数据层级平行度(data-level  parallelism，简称DLP)来提升运算能力。

市面上产品的微核心动态即时管理的方式大多以抢先式(preemptive)排 序的为主。图1为现有的多任务处理器的抢先式微核心的任务切换流程图。 当中断(interrupt)发生的时候(如步骤S101)，微核心会控制多任务处理器先 暂停所有的任务。接着会执行步骤S102，先将中断处理(interrupt handler) 所需要的部份寄存器的内容保留(备份)至堆迭中。步骤S103会进行中断事 件的处理程序，此时微核心会控制多任务处理器先储存堆迭点，接着对所 有的任务(包含执行中、等待被执行及中断载入的任务)进行重新任务调度 (reschedule)。在执行到步骤S104的时候，会依据重新任务调度的结果，比 对是否有比目前执行中的任务具有更高优先权的任务。若有的话，便会做 一次完整的内容切换，使多任务处理器先载入优先权较高的任务(步骤 S110)。所谓内容切换，包含将原先任务的所有执行内容(寄存器的内容)备 份至堆迭中，然后将新任务的所有执行内容存回寄存器中。在完成内容切 换后，便可以开始执行新的任务(步骤S111)。若是没有更高优先权的任务， 则会将步骤S102所备份的寄存器内容存回寄存器中(步骤S120)，以便让原 先执行中的任务继续执行(步骤S121)。

图1A为根据现有技术，说明图1的任务时序图。图中横轴表示时间t。 于图1中，抢先延迟时间为时间T₁₁及T₁₂。参照图1A，在时间T101之前， 多任务处理器执行第一任务。在时间T101发生中断事件后，多任务处理器 暂停执行第一任务，并在时间T101～T102的期间中进行中断事件的处理程 序(包含中断处理与重新任务调度)。其中，重新任务调度会对所有等待执行 的任务重新排序。