[发明专利]线程数目可伸缩的多任务队列调度系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机工程技术领域，涉及了一种基于工作线程池而设计的多任务队列调度系统及其实现方法。

背景技术

RTOS(Realtime operation system，实时操作系统)是嵌入式应用软件的基础和开发平台，是一个可靠性和可信性很高的实时内核。RTOS将CPU时间、中断、I/O、定时器等资源都包装起来，留给用户一个标准的API(Application Program Interface，应用程序接口)，并根据各个任务的优先级，合理地在不同任务之间分配CPU时间。

RTOS通常设置于嵌入式系统中实时地完成各种功能，这些嵌入式系统通常具有实时性很好、系统体积小、资源有限和没有图形界面等特点。典型的RTOS有：Vxworks、pSOS、Nucleus、eCos、uC/OS-II等。

GUI(Graphic User Interface，图形用户接口)系统以图形的方式实现人机交互，调度机制是GUI系统的核心，管理GUI系统的驱动和各个应用程序，实现各个应用程序对CPU资源的共享使用。高性能的GUI调度机制不仅占用很少的CPU资源，而且能够快速响应用户请求。

上述GUI调度机制不是指操作系统内核层面的任务调度，而是指具有界面显示的各个应用程序之间的调度机制。例如，开机便进入待机模块，摘机就进入拨号模块，不摘机按功能键就进入功能菜单模块，从功能菜单中选择照相机从而进入拍照模块，此时如果有来电，则进入语音通话模块，在通话完毕挂机后又返回拍照模块。

当前典型的GUI系统为Windows操作系统的GUI，在嵌入式系统中比较常见的GUI系统为Qtopia和MiniGUI。下面分别介绍上述三个GUI系统。

1.Windows CE(Control System，控制系统)

Windows CE是嵌入式操作系统，提供完整的GUI界面和调度系统，与PC版的Windows在界面上几乎完全一致。

2.MiniGUI

MiniGUI是针对嵌入式设备的、跨操作系统的图形界面支持系统，属于一种“嵌入式图形中间件”软件产品。在近八年的发展历程中，MiniGUI已经从一个仅仅是为了在Linux显示中文而开发的小技术，发展成为一个跨操作系统的、完善的嵌入式图形用户界面支持系统。MiniGUI最理想地平台是Linux操作系统，也可以支持uCOSII等RTOS。

3.Qtopia

Qtopia由Qt/Embedded发展而来，是面向嵌入式系统的Qt版本。因为Qt是KDE等项目使用的GUI支持库，因此有许多基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到Qtopia版本上。Qtopia是一个C++函数库，它提供的控件集风格沿用了PC风格。

上述现有技术中的GUI系统的缺点为：上述GUI系统的调度完全使用内核提供的线程调度，每个应用程序不管是否需要界面显示都有独立的线程来接收操作系统的调度。基于底层强大的操作系统做支撑，各个应用程序的设计虽然具有极大的灵活性，但是，各个应用程序对底层操作系统的依赖太重，通常需要平台化的操作系统的支持，比如Windows或者Linux操作系统。

上述GUI系统的资源开销巨大，不能适应功能明确的小型嵌入式系统的应用需求，一般不支持RTOS作为底层的操作系统。另外，对于嵌入式应用也不需要复杂的GUI系统，过于复杂的GUI事实上会降低用户操作的简便性。

上述GUI系统的各个应用程序之间是一种松散关系，导致需要实现多个应用程序时可能会出现如下的两个问题：

1、如果将要实现的多个应用程序作为不同的应用程序功能模块，则要求这些应用程序功能模块之间不要有太多的相互联系。一旦这些应用程序功能模块之间有复杂的联系，这些应用程序功能模块对系统的资源和设备(比如Camera、内存)的需求必然会产生冲突，实现起来很难维护；

2、如果将要实现的多个应用程序作为一个单独应用程序功能模块，则会给多个程序员的协同开发带来巨大的维护难度，将会导致多个程序员去开发同一个模块或者一个程序员完成一个规模宏大的模块。

发明内容