μC/OS-II实时性能测试与研究

3.2 中断响应时间测试步骤及结果
　　
① 同任务切换时间测试。

图2 中断响应时间测试

② 如图2所示，建立一个任务Task_IRT_Test和定时器0对应的中断服务子程序Timer0_IRT_Test。在任务中开启定时器0，当定时器0自减到0时，CPU响应该中断，CPU的中断向量跳转到定时器0的中断服务子程序Timer0_IRT_Test，由它保存CPU的全部寄存器；然后通知内核进入中断服务子程序，同时将堆栈指针保存到当前任务控制块OS_TCB中，之后用户的中断服务代码开始执行，在此停止定时器0，读出它的数值a2。
　　
③ 根据式(2)计算结果。
　　
④ 重复10次实验，取最大值0.24 μs。

4 CPU运行频率对μC/OS-II实时性的影响
　　
将CPU运行频率分别降低到152.00 MHz、101.25 MHz、67.50 MHz和33.75 MHz。
　　
测试方法不变，其测试结果分别如图3和图4所示。其中，任务切换时间的最大值分别为7.14 μs、10.74 μs、16.35 μs、32.71 μs；中断响应时间的最大值分别为0.32 μs、0.47 μs、0.95 μs、1.90 μs。

　测试结果分析： 总体上，随着CPU运行频率的增加，任务切换时间和中断响应时间都会减小，且呈非线性变化。特别是CPU运行频率较低时，其变化对实时性能影响较大；当CPU运行在较高的频率时，其变化幅度相对要小些。其非线性变化是与最小分频时间相关的。
　　
这说明CPU运行频率对实时性能起着非常重要的作用。因为它直接决定指令的处理周期，频率增加时，指令周期减小，系统用于同步等待的时间缩短，CPU执行每条语句的速度加快，保存和恢复CPU寄存器内容的速度也相应加快，因此实时性能变得更好。

5 CPU利用率对μC/OS-II实时性能的影响
　　
之前的测试都是在CPU负荷较小的情况下进行的，当CPU负荷增大（即利用率升高）时，实时性又会如何变化呢？这里建立了N个相同的任务，同时进行大批量的浮点运算。再建立一个任务，利用μC/OS-II自带函数OSStat()计算CPU利用率。对应不同的N值，有不同的CPU利用率，分别测试其实时性，得到的结果如图5所示。测试结果表明： 当CPU负荷增大时，任务切换时间会增加，中断响应时间也会略有增加。CPU利用率对系统的实时性能有一定的影响，但不是很大。

6 结论

本文在特定的硬件平台上测得μC/OS-II在不同情况下的任务切换时间和中断响应时间，能较好地反映出它的实时性能。测试方法在没有精密仪器的条件下即可完成，具有简单易行、硬件依赖性低、可信度高的特点，为开发人员将μC/OS-II用于嵌入式操作系统的实时应用提供了依据。