VxWorks SMP 多核编程指南.doc:VxWorks SMP 多核编程指南系统特点与代码移植、多核技术特点、CPU与处理器区别详解。

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VxWorks SMP多核编程指南.doc是关于风河公司设计的symmetric multiprocessing（SMP）系统的一份文件。该系统具有实时操作系统的特性，并且可以在多个处理单元上运行。本文介绍了VxWorks SMP系统的特点，配置过程以及将单处理器（UP）代码移植为SMP代码的方法。SMP系统中的CPU与处理器的区别也得到了详细说明。另外，本文还介绍了多核系统的概念，包括SMP系统和asymmetric multiprocessing（AMP）系统的特点，以及CPU、处理器、多处理器等概念的详细说明。

图 5 SMP 虚拟机启动过程

启动后在 SHELL 中输入 i 可以查看系统目前运行的任务，你会发现两个 idle 任务，它

们分别运行在两个不同的 CPU 上。如图 6 所示。

图 6 SMP 系统任务运行情况

6. VxWorks SMP 编程

VxWorks 单核编程（UP）与 SMP 编程在多数情况下是一样的。类似的，多数 API 在 UP

和 SMP 编程中是通用的。一些少数 UP 编程中的 API 不能在 SMP 中使用。与此同时，SMP

中的一些 API 在 UP 中使用时表现的不是 SMP 中的效果，而是默认 UP 的效果，或者压根

就不能使用（例如，task spinlock 默认表现为 task lock）。

由于 SMP 系统的特殊性，因此 SMP 编程需要特别注意，尤其是在互斥/同步机制上，

在使用的时候需要充分考虑如何提高系统的性能。在 VxWorks SMP 系统中针对每个 CPU

都有一个 idle 任务，这在 UP 中是没有的。Idle 任务是最低优先级（用户级任务是不能达到

这么低优先级的）。当 CPU 进出 idle 状态时，idle 任务会提供任务上下文，这可以用来监视

CPU 的利用率情况。

当 CPU 无事可做时，Idle 任务的存在不会影响 CPU 进入睡眠状态（当电源管理开启

时）。

可以使用 kernelIsCpuIdle()或者 kernelIsSystemIdle()这两个 API 查看一个指定 CPU 是否执行

了 idle 任务或者所有 CPU 是否执行了 idle 任务。

【注意】不要对 idle 任务进行挂起、关闭、跟踪、改变优先级等一系列操作。

SMP 的互斥/同步机制

SMP 编程与 UP 编程最大的一个不同就是互斥/同步 API 的使用。有一些 API 在这两种

编程中都可以使用，而有一些则不同。此外，UP 编程中的一些隐式同步技巧（例如使用任

务优先级替代显示同步锁等）在 SMP 中是不能用的。

与 UP 系统不同，SMP 系统允许真正意义上的同时执行。即多个任务或多个中断可以同

时执行。在绝大多数情况下，UP 系统中与 SMP 系统中的互斥/同步机制（例如，信号量、

消息队列等）是一样的。

但是，UP 中的一些机制（例如，关中断、挂起任务抢占机制以此来保护临界资源等）

在 SMP 中是不适用的。这是因为这些机制阻碍了同时执行的理念，降低了 CPU 的利用率，

是的 SMP 系统向 UP 系统的回溯。

SMP 编程与 UP 编程的一点不同是关于 taskLock()和 intLock()的使用上。SMP 提供了以

下互斥/同步锁机制进行替代：

a. 任务级、中断级的 spinlock；

b. 任务级、中断级的 CPU-specific；

c. 原子操作；

d. 内存障碍（memory barrier）

7. spinlock 互斥/同步机制

在 UP（单核）编程中通过信号量的方法可以实现 task 的互斥与同步，在 SMP 系统中

可以继续沿用信号量的机制，而 spinlock 则用于替换 UP 编程中使用 taskLock()和 intLock()

的地方。

简介

taskLock()

和

intLock()

通过

taskLock()

可以关闭系统的任务调度机制，调用

taskLock()

的任务将是唯一获得

CPU

运行资源的任务，直到这个任务调用

taskUnlock()

为止。

intLock()

与

taskLock()

类似，

intLock()

用于关闭中断，使得中断

IRS

无法执行，直到调用者调用了

intUnlock()

。

Spinlock 具有“满内存障碍”属性

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