FreeRTOS SMP内核：多核系统支持与任务核心亲和性

资源摘要信息:"FreeRTOS-Kernel-smp文件是一个支持多核系统的实时操作系统核心文件，适用于SMP（对称多处理）内核架构。在这个文件中，开发者可以使用特定的API来设定和获取任务在特定核心上的亲和性，即vTaskCoreAffinitySet和vTaskCoreAffinityGet函数。此外，FreeRTOS-Kernel-smp文件还提供了在多核环境中处理中断服务程序（ISR）和任务之间的同步和互斥问题的机制。这在传统单核系统中并不常见，因为ISR和任务通常不会同时运行。但在多核系统中，这种同时运行的可能性使得应用程序编写者必须确保在访问共享数据时采取适当的互斥措施。为此，可以在ISR中使用taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()和taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()宏，而在任务中使用taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()宏来确保数据访问的互斥性。" 知识点详细说明: 1. SMP内核架构 SMP（Symmetric Multi-Processing）对称多处理架构是指系统中的多个处理器共享系统的所有资源，如内存和I/O总线等，每个处理器都可以执行任何一个任务。在这种架构下，操作系统会负责将任务分配到不同的处理器核心上运行，以实现并行处理。 2. FreeRTOS与SMP FreeRTOS是一个适用于嵌入式系统的小型实时操作系统，原本设计用于单核处理器。当FreeRTOS被设计成支持SMP架构时，需要对内核进行特殊的修改以适应多核心硬件的工作方式。这意味着内核需要能够在多个处理器核心间有效地调度任务，并处理好任务间的同步和数据共享问题。 3. vTaskCoreAffinitySet与vTaskCoreAffinityGet 这两个函数是FreeRTOS SMP版本中的API，它们允许开发者设置和获取任务的亲和性。亲和性（Affinity）是指一个任务应该在哪个处理器核心上运行，或者说是任务与特定核心的绑定关系。通过设置任务的亲和性，可以控制任务在特定的核心上执行，这有助于优化缓存使用、减少处理器间的通信开销，以及提高数据处理的局部性。 4. ISR与互斥问题 在单核系统中，中断服务程序（ISR）在执行期间会停止其他任务的执行。然而，在多核系统中，ISR可以在一个核心上执行，同时其他任务在另一个核心上运行。这种并发执行特性带来了对任务间以及ISR与任务间同步和互斥的新要求。 5. 互斥机制 为了在多核环境中保持数据的一致性和防止竞态条件，需要使用互斥机制来确保同一时间内只有一个任务或ISR可以访问共享资源。FreeRTOS SMP提供了taskENTER_CRITICAL_FROM_ISR()、taskEXIT_CRITICAL_FROM_ISR()、taskENTER_CRITICAL()和taskEXIT_CRITICAL()宏，这些宏在进入和退出临界区时锁定和解锁，从而防止其他任务或ISR中断，实现互斥访问共享资源。 在实际应用中，开发者需要仔细设计系统，确保对共享资源的访问是原子性的，或者使用锁机制、信号量、消息队列等同步原语来保证数据访问的正确性和一致性。这要求开发者对多核系统的并发控制有更深入的理解和考虑，以编写出高效且安全的多核嵌入式应用。