multitâche sur 68000
Nous allons voir a travers cet article comment realiser un noyau multitache. Ce noyau sera applicable a toute machine a base de 68000 (comme l'Amiga, l'Apple..). Il pourra aussi etre embarque sur des microcontroleurs. Mais avant, rappelons quelques notions concernant les environnements multitaches.
LA THEORIE
Chaque tache debute lorsque celle anterieure est terminee. C'est un systeme monotache/mono processeur. Le traitement est donc sequentiel.
C'est un systeme multitache ou multithread mono processeur. Ainsi les taches ou threads sont executes alternativement. La simultaneite est donc virtuelle.
C'est un systeme multitache ou multithread multi processeur. Il fonctionne en reelle simultaneite, c-a-d que les differentes taches s'executent en meme temps.
Dans un systeme multitache, la gestion dynamique des taches est fondamentale. Cet ordonnancement est bien souvent decoupe en deux parties:
Le premier a deux roles:
Le second realise l'election de la tache et le changement de contexte associe.
Toute les operations de l'ordonnanceur ne sont pas directement
realisee sur le processus. En fait, il manipule une image de la
tache: c'est son descripteur.
L'etat d'une tache determine si elle est prete, en cours d'execution, ou en attente de quelque chose comme la liberation d'une ressource commune (imprimante...)
La supervision indique son numero d'identification qui lui permet d'etre connue de l'executif et des autres processus, par exemple. Elle indique aussi sa priorite, comme le temps processeur qui lui est alloue ou sa position dans la file d'attente.
Le contexte est en general une serie de pointeur sur le code a executer, une zone de sauvegarde des registres lors de la commutation entre les taches...
Enfin, la derniere information est un pointeur sur le descripteur suivant.
L'ordonnancement est caracterise par:
Les differentes methodes d'ordonnancement:
Il y a deux grandes familles de noyaux multitaches:
La partie theorique est maintenant terminee. Nous n'allons pas aborder ici les notions de semaphores, synchronisation, etc, inherentes aux systemes multitaches car ils depasseraient le cadre de cet article. Ce sont neanmoins des points tres interessants que je vous invite a etudier si cet article vous laisse sur votre faim.
LA PRATIQUE
Il est indispensable que les notions precedentes soient comprises. La connaissance de l'assembleur est aussi plus que souhaitable et particulierement le fonctionnement des piles LIFO, qui equipent le 68000.
Nous allons a present definir le cahier des charges et essayer de nous y tenir. Nous pourrons eventuellement continuer cette serie d'articles si la demande s'en fait sentir.
Descripteur de processus
Penchons nous maintenant sur le descripteur de tache. Nous y
trouvons presque tous les elements decrit dans la partie
theorique, soit:
Voici la traduction en C de cette structure:
struct tache{
int *CODE;
int *PILE;
short ETAT;
short PRIO;
tache *NEXT;
}
et celle en assembleur:
CODE equ 0
PILE equ 4
ETAT equ PILE+4
PRIO equ ETAT+2
NEXT equ PRIO+2
processus
ds.l 1 ;pointeur sur le code
ds.l 1 ;pointeur sur la pile
ds.w 1 ;etat
ds.w 1 ;priorite
dc.l 1 ;pointeur sur le descripteur suivant
Nous devons maintenant nous interesser a la commutation de tache proprement dite. Que se passe t-il lors du passage d'une tache a une autre?
Que se passe t-il lors de la premiere commutation? En effet, aucune tache n'a son contexte defini. C'est pourquoi, a l'initialisation, on cree un contexte par defaut avec des registres vides, un PC pointant sur la premiere instruction des taches et un SR de $2300. Cela revient en fait a creer le contexte que les taches auraient au lors de lors interruption, le demarrage d'une tache agissant alors comme s'il s'agissait de la reprendre.
Le code du noyau n'est que l'application de ce qui a ete decrit precedemment, presque mot pour mot... Nous allons voir en detail ce qu'il se passe et comment le traduire. Chaque processus a sa propre pile. Lorsque le processus "A" tourne, l'etat des piles est celui represente fig. 5
CAS PRATIQUE
Vous trouverez joint avec l'article les sources commentes du noyau
que nous venons de decrire. Il s'agit de deux fichiers:
Nous pouvons ainsi garder toujours le noyau sous la main et ecrire les taches en annexes, comme des routines tout a fait independantes. Dans l'exemple donne, nous avons 5 taches:
A titre d'exercice, vous pouvez ameliorer la tache 0 afin d'en faire un pointeur capable d'arreter et redemarrer des taches, lors d'appui sur certaines touches. Il suffit pour cela de changer leur valeur contenue dans ETAT. Ces valeurs sont contenues dans des noms symboliques tels que EXEC, SUSP, DORM... Amusez vous aussi a changer les valeurs des quantuum pour voir l'effet que cela produit sur les taches et notamment a l'affichage. Pourquoi ne pas synchroniser certaines d'entres elles avec des valeurs "verrou" qu'elles testent? (il s'agit des semaphores).
LITTERATURE
Pour ceux qui voudraient approfondir les notions que nous avons
appercues dans cet article, ou tout simplement pour les completer
avec de nouvelles informations, je vous recommande la lecture de
ces ouvrages:
La plateforme ideale pour s'experimenter a la programmation multitache reste sans doute Linux. Pour les gens qui aiment "bidouiller" avec leur micro, savoir ce que leur OS a dans le ventre et disposer de centaines d'outils de developpements (compilateurs, shells, debuggers, profiler, ... ) courrez vous proccurer les guides d'introduction a Linux, tres repandus sur le Net. N'oubliez pas non plus que ce systeme est disponible sur nos machines, avec l'interface X Window! Si vous voulez vous essayer a ce systeme sur Falcon, la distribution la plus repandue est la WatchTower.
Faites moi part de vos ameliorations, suggestions et questions
sur:
23/03/98, 22h37
TOXIC MAG
[NdTB : la prochaine fois, pense aux accents ! ;-)]