优先级倒置问题
五个有效解决优先级问题的方法
五个有效解决优先级问题的方法引言部分的内容如下：1. 引言1.1 概述在现代社会，我们面临着各种各样的任务和工作挑战。
有时候，我们可能会感到自己无法应付众多的任务和时间压力，甚至无从下手。
这时，解决优先级问题就尤为重要了。
有效地管理并解决好任务的优先级，可以帮助我们更高效地完成工作，提升我们个人和职业发展的效果。
然而，很多人都会遇到解决优先级问题的困惑。
他们可能不知道该如何确定紧急与重要任务之间的差异；或者缺乏良好的时间管理技巧，导致不能合理安排任务的先后顺序；还有些人也许没有建立起有效的任务管理习惯等等。
本文将介绍并总结了五个有效解决优先级问题的方法，在实践中证明具有实用性和可行性。
这些方法旨在帮助读者更好地处理日常工作中遇到的优先级难题，并促使读者形成良好并持续运用这些方法来提升自身领导能力与工作效率。
1.2 文章结构本文共分为六个部分。
首先是引言部分，介绍了解决优先级问题的重要性和困惑。
而后是第二部分、第三部分、第四部分和第五部分，详细阐述了五个不同的方法来解决优先级问题。
每个方法下又包含了几个具体措施和技巧，便于读者理解和实践。
最后是结论部分，对所提出的方法进行总结，并强调持续运用这些方法的必要性。
1.3 目的本文的目的是帮助读者更好地应对优先级问题，学习并掌握有效管理任务优先级的技巧与方法。
通过本文的阅读，读者将能够在日常工作中更加聪明地安排和处理任务，提高效率并取得更好的工作成果。
同时，我们也希望读者能够养成良好的时间管理习惯，并始终保持积极心态与正确心理态度，以应对突发情况和变化。
让我们一起深入探索如何解决优先级问题吧！2. 解决优先级问题的方法一:2.1 识别紧急与重要任务:在解决优先级问题时，首先需要明确辨别出紧急和重要的任务。
紧急任务是指截止日期临近或需要立即处理的任务，而重要任务则是能够对工作目标和长远规划产生实质性影响的任务。
2.1.1 识别紧急任务:为了准确识别紧急任务，可以观察截止日期、交付期限以及他人的期望等因素。
WinCE是什么意思
微软Windows CE 被设计成针对小型设备(它是典型的拥有有限内存的无磁盘系统)的通用操作系统。Windows CE 可以通过设计一层位于内核和硬件之间代码来用设定硬件平台，这即是众所周知的硬盘压缩层(HAL)，(在以前解释时，这被称为 OEMC （原始设备制造)适应层，即 OAL； 内核压缩层，即 KAL。 以免与微软的 Windows NT 操作系统 HAL 混淆) 不象其它的微软 Windows 操作系统，Windows CE 并不是代表一个标准的相同的对所有平台适用的软件。为了足够灵活以达到适应广泛产品需求, Windows CE 采用标准模式，这就意味着，它能够由一系列软件模式做出选择，从而使产品定制。另外，一些可利用模式也可作为其组成部分，这意味着这些模式能够通过从一套可利用的组份做出选择，从而成为标准模式，通过选择，能够达到系统要求的最小模式， OEM 能够减少存储脚本和操作系统的运行。
[编辑本段]功能
Microsoft Windows CE 快速反应的嵌入式应用常常管理严格的时间反应。例如，制造过程控制，高速的数据采集设备，电讯交换设备，医用设备，空中“有线”控制，武器发射装备，空间航行和导航，实验室，实验控制，汽车发动机控制，机器人系统。 为保证这种功能，就意味着不仅需要计算精确性，还有结果的时间性，此种应用必须在指定的时间参数内做出反应。 实时系统的广义定义是“对任何外部刺激，计算机做出及时反应是至关重要的系统”，标准定义在Internet newsgroup corp realtime group中。实时定义为：一个实时系统它的计算正确性，不仅依靠于计算逻辑上的正确，还包括及时的产生结果。如果没有达到系统时间限制条件，系统也是失效的。 搞清楚实时系统和实时操作系统（RTOS）的区别至关重要，实时系统代表所有系统组成设备——硬件，操作系统和应用——它需要达到系统的要求，实时操作系统(RTOS)只是整个实时系统的一个组成部分，它必须提供足够的功能以确保整个实时系统达到要求。 同样，搞清快速操作系统和实时操作系统之间区别，也很重要，对于一个RTOS虽然达到全面要求十分有用，但并不是它自己达到这种要求。Internet neusgronp cornp.realtime列举了作为一个实时操作系统，必须达到的要求： * OS(操作系统)必须是多线程和优先级之分。 * OS必须支持线程优先级。 * 一个优先级继承的系统必须存在。 * OS必须支持可预测的线程，同步发送机理。 另外，OS的行为必须是可预测的，这意味实时系统的开发者必须对系统中断级，系统调用和分时了如指掌： * 必须知道OS和设备驱动器的中数据匹配最大时间。 * 设备驱动器用来处理一个中断最大时间和关于这些驱动器的中断申请信息必须清楚。 * 中断响应(从中断到运行时间)，必须可预测并满足功能要求。 每次系统调用时间必须可以预测，并且独立于系统的对象数目。本篇论文论述了微软Windows CE 操作系统是如何达到一个实时系统的要求，更有意义的是，Windows CE 保证一个时间的上限，它在收到中断后开始一个实时的优先级线程。本论文论述了对特定参考平台的中数据响应时间，参考为有 Hinathi SH3 的微处理器的 “Odo” 平台。 Microsoft Windows CE
浅析周期性任务系统调度的MCS任务模型
浅析周期性任务系统调度的MCS任务模型作者：陈洪琪涂珍王志军来源：《发明与创新·职业教育》2018年第05期摘要：随着技术的发展，嵌入式实时系统处理能力飞速提升，如汽车和飞机的电子系统集合了数百个处理器。
受嵌入式系统体积和能耗等方面制约，许多原来不同子系统（组件）中的关键性应用被共享到单个处理器（硬件）平台中，这就导致混合关键系统（简称MCS）的出现。
关键字：MCS；系统模型一、MCS现状分析如今，已有的调度策略能一定程度上提升系统的可调度性，但依然存在许多问题：其一，很多策略是基于单核平台，不能直接应用于多处理器之间的任务处理；其二，任务模型大多基于周期性任务或偶发性任务，忽略了兼容周期性与偶发性两种形态的存在；其三，主要目标为关键性任务的成功率，忽略了其他系统指标和有效利用率。
周期性任务系统调度方法研究的MCS系统模型提出了基于多核平台的任务调度策略，使系统不仅获得较高的成功率，还具备较强的综合性能，能有效利用已有的硬件环境。
二、MCS趋势分析MCS具有不同关键性等级的任务，下面对其系统模型和代表性调度策略进行分析。
Vestal等首先利用形式化提出了MCS系统任务模型，系统由k个组件的有限集合来表示，每个组件拥有一个关键性级别记为L。
任务τi是一个四元组组成：τi=（Ti，Di，Ci，Li），其中：Ti、Di、Ci和Li分别为任务τi的周期、截止期、估算执行时间和关键性级别。
由于许多任务参数与关键性级别没有太多联系，如最坏估算执行时间（WCET，Ci）。
随着关键性级别越高，Ci的数值越大，但其准确数值难以估算，估算WCET需要花费大量的系统资源，会导致MCS系统中的资源浪费。
Baruah等从任务执行时间和周期与关键性级别关系的角度改进了MCS任务模型，任务τi 是一个四元组组成：τi=（Di，Li），其中分别为表示执行时间和周期的向量，对于任意两个关键性级别L1、L2，关键性级别高的任务，具有更高的估算执行时间、周期以及更大数值的截止期。
tomasulo算法例题详解
tomasulo算法例题详解Tomasulo算法例题详解什么是Tomasulo算法?Tomasulo算法是一种用于计算机处理器中的动态调度算法，通过并行执行指令来提高处理器的效率。
它主要包含三个组成部分：寄存器重命名、数据缓冲器和指令调度。
寄存器重命名寄存器重命名是Tomasulo算法的关键步骤之一，它的目的是解决数据相关性问题，提高指令的并行执行能力。
通过给每个指令生成一个唯一的标记，并将其保存到重命名表中，可以实现在不同指令之间共享相同的寄存器。
这样就能够避免指令间的数据相关性，提高程序的并行度。
数据缓冲器数据缓冲器是Tomasulo算法的重要组成部分，它用于存储指令执行过程中需要的操作数和计算结果。
缓冲器使用队列的形式进行管理，可以实现指令的乱序执行。
通过缓存器重新排序指令的执行顺序，可以更高效地利用处理器的资源，提高指令的执行效率。
指令调度指令调度是Tomasulo算法的最后一步，它用于确定指令的执行顺序。
通过优化指令的调度顺序，可以最大程度地减少指令之间的冲突，并提高程序的并行度。
调度器根据指令的执行状态和数据依赖关系，动态地调整指令的执行顺序，从而提高程序的性能。
例题下面通过一个例题来说明Tomasulo算法的应用：1.ADD F4, F2, F62.MUL F8, F4, F23.SUB F6, F4, F104.DIV F12, F6, F85.ADD F2, F4, F6首先，我们需要将指令分解成操作码和操作数，并构建重命名表和数据缓冲器。
然后按照Tomasulo算法的步骤依次执行指令。
1.重命名寄存器：重命名F4为Qi，将ADD指令写入缓冲器。
2.执行ADD指令：将F2和F6的值从缓冲器中读取，并将结果保存到缓冲器中，同时将结果写回寄存器。
3.重命名寄存器：重命名F8为Qj，将MUL指令写入缓冲器。
4.等待ADD指令完成：MUL指令需要等待ADD指令的结果，因此暂时无法执行。
北邮研究生嵌入式系统实验课程——第4-2节 VxWorks任务间通信
创建信号量
SEM_ID semBCreate( options, initialState)
– Options 为阻塞在该信号量的任务规定排队的类 型（SEM_Q_PRIORTY或SEM_Q_FIFO) – initialState 初始化信号量为可用（SEM_FULL）或 不可用（SEM_EMPTY）
VxWorks提供三种类型的信号量
–二进制信号量：最快和常用的信号量，提供阻塞方式，用 于实现同步或互斥 –互斥信号量：用于实现互斥问题的特殊的二进制信号量， 解决具有互斥、优先级继承、删除安全和递归等情况 –计数信号量：类似于二进制信号量，记录信号量被释放的 次数。适合于一个资源的多个实例需要保护的情况
LOCAL SEM_ID fooBinSemId, fooMutexId; LOCAL FOO_BUF fooBuffer; fooSet(); 互斥信号量 … 共享内存 fooGet(); …
链表
lstLib库提供对双向链表进行操作的函数
List Descriptor Header Tail User node1 User node2 NODE
任务锁的使用
taskLock()/taskUnlock()
– 禁止所有其它任务执行 – 当非常频繁地做某事时使用 – 注意要保持critical region短
funcA () {
taskLock (); . . /* critical region of code that cannot be interrupted */ . taskUnlock ();
等待事件的任务调用semTake()，并一直阻塞 到得到信号量 检测到事件的任务或中断调用semGive();解锁 了等待事件的任务
《操作系统原理》(汤小丹)课后答案
第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
WINCE系统
WINCE系统Wince操作系统开放分类: 操作系统Microsoft Windows CE快速反应的嵌入式应用常常管理严格的时间反应。
例如，制造过程控制，高速的数据采集设备，电讯交换设备，医用设备，空中“有线”控制，武器发射装备，空间航行和导航，实验室，实验控制，汽车发动机控制，机器人系统。
为保证这种功能，就意味着不仅需要计算精确性，还有结果的时间性，此种应用必须在指定的时间参数内做出反应。
实时系统的广义定义是“对任何外部刺激，计算机做出及时反应是至关重要的系统”，标准定义在Internet newsgroup corp realtime group中。
实时定义为:一个实时系统它的计算正确性，不仅依靠于计算逻辑上的正确，还包括及时的产生结果。
如果没有达到系统时间限制条件，系统也是失效的。
搞清楚实时系统和实时操作系统(RTOS)的区别至关重要，实时系统代表所有系统组成设备——硬件，操作系统和应用——它需要达到系统的要求，实时操作系统(RTOS)只是整个实时系统的一个组成部分，它必须提供足够的功能以确保整个实时系统达到要求。
同样，搞清快速操作系统和实时操作系统之间区别，也很重要，对于一个RTOS 虽然达到全面要求十分有用，但并不是它自己达到这种要求。
Internet neusgronp cornp.realtime列举了作为一个实时操作系统，必须达到的要求: * OS(操作系统)必须是多线程和优先级之分。
* OS必须支持线程优先级。
* 一个优先级继承的系统必须存在。
* OS必须支持可预测的线程，同步发送机理。
另外，OS的行为必须是可预测的，这意味实时系统的开发者必须对系统中断级，系统调用和分时了如指掌:* 必须知道OS和设备驱动器的中数据匹配最大时间。
* 设备驱动器用来处理一个中断最大时间和关于这些驱动器的中断申请信息必须清楚。
* 中断响应(从中断到运行时间)，必须可预测并满足功能要求。
每次系统调用时间必须可以预测，并且独立于系统的对象数目。
优先级倒置的解决方法
优先级倒置的解决方法在日常生活和工作中，我们经常会遇到优先级倒置的情况。
这种情况下，我们会把不太重要的事情放在了前面，而把真正重要的事情放在了后面，导致时间和精力的浪费，影响了工作效率。
那么，我们应该如何解决优先级倒置的问题呢？一、明确目标和优先级首先，我们需要明确自己的目标和优先级。
只有明确了自己的目标和优先级，才能让我们更加清晰地了解哪些是重要的，哪些是不重要的。
我们可以把任务按照重要性和紧急性进行分类，然后根据任务的分类制定出相应的计划和时间表，确保每个任务都得到了适当的关注和处理。
二、制定合理的计划制定合理的计划是解决优先级倒置问题的关键。
我们需要根据自己的目标和优先级，制定出一份合理的计划。
计划要尽可能详细，包括每项任务的具体内容、时间、责任人等。
在制定计划的过程中，我们需要考虑到各种可能出现的情况，为计划留出足够的灵活性和空间，以便在任务出现变化时能够及时调整。
三、保持专注和效率保持专注和效率也是解决优先级倒置问题的重要方法。
在工作中，我们需要集中注意力，专注于当前的任务，不要被其他的事情所干扰。
同时，我们需要提高工作效率，尽可能地节约时间和精力，确保每个任务都得到了及时的处理和完成。
如果我们能够保持专注和效率，就能够更加有效地解决优先级倒置的问题。
四、合理分配时间和精力合理分配时间和精力也是解决优先级倒置问题的关键。
我们需要根据自己的目标和优先级，合理地分配时间和精力，确保每个任务都得到了适当的关注和处理。
在分配时间和精力的过程中，我们需要考虑到任务的重要性和紧急性，不要把时间和精力浪费在不重要的事情上。
五、适时调整计划适时调整计划也是解决优先级倒置问题的关键。
在工作中，我们经常会遇到各种意外情况和变化，这时我们需要及时调整计划，以适应新的情况和变化。
在调整计划的过程中，我们需要根据任务的重要性和紧急性进行优先级的调整，确保每个任务都得到了适当的关注和处理。
总结优先级倒置是我们在工作和生活中经常会遇到的问题，但是只要我们能够明确目标和优先级，制定合理的计划，保持专注和效率，合理分配时间和精力，适时调整计划，就能够有效地解决这个问题。
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6.3.1 优先级倒置
很多实时系统都实现了线程优先级机制，每个线程被分配一个优先级，优先级高的线程只要具备了运行的条件，或者说进入了就绪态，就可以立即执行。
除了优先级最高的那个线程外，其他线程在执行过程中随时都可能停下来，让给优先级更高的线程先执行。
抢占式调度策略能保证系统的实时性。
由于多个线程共享资源，在采用基于优先级调度策略时会出现较低优先级的线程先于高优先级线程执行的情况，即优先级倒置（priority inversion）问题。
优先级倒置可能使实时性要求高的线程错过临界期限(critical deadline)，从而导致系统崩溃。
在采用基于优先级的调度策略，一旦两个线程共享了资源，那么其中之一通常具有较高的优先级。
高优先级的线程期望一旦准备就绪就能运行，但当高优先级线程就绪，而低优先级线程正在使用共享资源时，高优先级线程必须等待，直到低优先级线程完成对共享资源的操作。
这时，我们称高优先级线程被挂起。
当高优先级线程挂起时，中优先级的线程抢先了正在使用共享资源的低优先级线程，此时高优先级线程已准备就绪并等待运行，但中优先级线程此刻正在运行，这时就出现了优先级倒置问题。
下图以三个不同优先级的线程为例描述一个优先级倒置的示例。
高优先级线程H 和低优先级线程L 要共享资源R，为了保证数据的完整性，它们需要通过信号量S 来保证对临界资源的互斥访问。
线程M 的优先级介于H 和L 之间。
图6.1 一个优先级倒置的示例
（1）低优先级线程L 取得信号量S 的所有权，即做了P 操作，但还没有做V 操作。
（2）线程H 的优先级高于线程L，操作系统内核通过调度程序，将线程L 切换出去，将线程H 置为运行态。
（3）线程H 执行到中途需要访问共享资源R，必须先对信号量S 做P 操作。
因为此信号量目前还没有恢复，于是线程H 阻塞在信号量S 上。
（4）线程L 重新被切换到运行态。
（5）此时线程M 进入到就绪态，因为线程M 的优先级高于任务L，于是内核进行线程切换，将线程M 置为运行态。
（6）线程M 执行结束后，线程L 恢复执行。
（7）线程L 释放共享资源R，即对信号量做V 操作。
线程H 获得信号量S 的所有权才得以继续执行。
从上面的分析可以看到，由于高优先级线程H 要获取被低优先级线程L 占有的临界资源而被阻塞，具有中等优先级的线程M 抢占线程L 的CPU，从而导致线程M 先于线程H 执行。
这时便产生了优先级倒置的情况。
要避免出现优先级倒置问题，必须让低优先级线程尽快释放临界资源。
目前解决优先级倒置通常有两种方法，一种是优先级继承（priority inheritance），另一种是优先级顶置（priority ceilings）。
优先级继承
优先级继承技术强令低优先级的线程继承与之共享资源并被挂起的高优先级线程的优先级。
一旦高优先级线程开始挂起，即可实施优先级继承，直到资源释放。
下图是一个优先级继承的示例。
图6.2 优先级倒置的产生
（1）低优先级线程L 取得信号量S 的所有权，即做了P 操作，但还没有做V 操作。
（2）线程H 的优先级高于线程L，操作系统内核通过调度程序，将线程L 切换下去，将线程H 置为运行态。
（3）线程H 执行到中途需要访问共享资源R，必须先对信号量S 做P 操作。
因为此信号量目前还没有恢复，于是线程H 阻塞在信号量S 上。
（4）线程L 重新被切换到运行态，并继承线程H 的优先级。
（5）此时线程M 进入到就绪态，因为线程M 的优先级低于线程L 此时的优先级，因此线程L 继续执行。
（6）线程L 释放共享资源R，即对信号量做V 操作。
线程L 恢复其原来的优先级。
（7）线程H 的优先级最高，于是内核进行任务切换，将线程H 置为运行态。
（8）线程H 执行结束后，按优先级高低顺序依次调度线程M 和线程L。
在优先级继承方案中，当高优先级线程在等待低优先级的线程占有的临界资源时，让低优先级线程继承高优先级线程的优先级，即把低优先级线程的优先级提高到高优先级线程的优先级。
当低优先级线程释放高优先级线程等待的临界资源时，立即把其优先级降低到原来的优先级。
采用这种方法可以有效地解决优先权倒置的问题。
这种方法的缺点是，动态改变线程的优先级耗费了大量的时间。
优先级顶置
优先级顶置方案为每个临界资源都分配一个优先级。
假设线程H 在所有要共享某资源的线程中优先级最高，则将资源的优先级确定为线程H 的优先级加1。
调度程序将该资源的优先级赋给任何访问该资源的线程，这样就能保证该线程能尽快完成对临界资源的访问。
一旦线程完成对该资源的操作，其优先级恢复正常。
下图是一个优先级顶置的示例。
图6.3 优先级顶置
（1）低优先级线程L 取得信号量S 的所有权，即做了P 操作，但还没有做V 操作；线程L 优先级被置为H+1。
（2）线程H 进入到就绪态，因为线程H 的优先级低于线程L 此时的优先级，因此线程L 继续执行。
（3）线程M 进入到就绪态，因为线程M 的优先级低于线程L 此时的优先级，因此线程L 继续执行。
（4）线程L 释放共享资源R，即对信号量做V 操作。
线程L 恢复其原来的优先级。
（5）线程H 的优先级最高，于是内核进行任务切换，将线程H 置为运行态。
（6）线程H 执行结束后，按优先级高低顺序依次调度线程M 和线程L。
这种方法目的是让低优先级线程尽快释放临界资源。
假如没有线程H 存在，但该方法却推迟了线程M 的执行。
这种情况在优先级继承方法中是不会出现的。
优先级顶置方法总是乐于提高线程的优先级，而优先级继承方法则比较懒惰，不到万不得已不会提升线程的优先级。
对于使用锁或者忙等待机制的编程人员来说，如果有不同优先级的线程被允许获取锁，就会遇到优先级倒置问题。
手工编码的旋转锁就是这样一种很常见的技术。
如果在锁或忙等待机制中无法采用优先级继承或优先级顶置技术，那么就最好将参与锁竞争的线程限制为具有同样的优先级。