qos
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资源说明:A simply portable Non-preemptive embedded operating system.
qos
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A simply portable Non-preemptive embedded operating system.


what is qos?
    qos是一个简单、可移植性强的非抢先式嵌入式操作系统。可以看做操作系统隔离层。
用最小资源,产生一个小型的操作系统隔离层。为不同的嵌入式操作系统,提供了一个统一的接口,
在其上开发的代码,无需修改,可以移植到另外一个嵌入式系统中。
    qos在如下方面,提供支持:任务机制,调试,内存管理,单元测试,算法、图形界面。
    其最基本原则为:简单。因为所有嵌入式系统,都提供了自己的任务模型、内存管理模型,
qos必须使用这些模型的共性,用最简单的原理,使其得到统一,否则,无法提供一致性,达到可移植性的目标。
    qos用原生操作系统(例如linux、uC/OS)的一个进程(线程/任务),实现了非抢先式多任务机制。
如果你想避开处理多任务特性,又想使用多任务的一些特性,可以使用qos。
    
    qos提供如下特性:
1   定时器、空闲两种任务机制。
2   单元测试。
3   防御式编程。
4   内存未释放(内存泄露)。
5   内存越界写检查。
6   非定长数组。
7   链表。
8   虚拟文件。


    下面,详述qos提供的各种特性。

任务机制:
1   非抢先的任务机制。
2   任务分为两种:定时任务、空闲任务。
    定时任务在每个tick都必然会被调用。空闲任务则根据cpu空闲状态,按照平等机会,依次调用。
    用如下3个tick周期,来说明任务调度情况:
    |           tick1            |          tick2          |           tick3            |
    | t1   t2   t3   i1    i2    | t1   t2   t3    i3      |  t1   t2   t3  i1 i2 i3 i1 |
    tick,qos的一个周期,可以设置其频率。
    t1,t2,t3,为定时任务task。
    i1,i2,i3,为空闲任务idle。
    每个周期,定时任务在空闲任务之前被调用。
    可以看到,t1,t2,t3在每个tick都会被调用。
    而i1,i2,i3则不一定了,下面说明空闲任务如何被调用的。
    在tick1,i1,i2被调用后,下一个tick已经快到了,因此,i3没有运行。
    在tick2,轮到i3被调用了,但i3运行的时间很长,运行完后,下一个tick快到了,因此,没有运行i1,i2。
    在tick3,i1,i2,i3都被调用了。且因为有赋予的时间,i1运行了两遍。
3   任务个数没有限制。
4   在使用cpu资源超过限制时,提供警告。警示程序员调整系统设置,或者优化程序。
    qos任务,当cpu资源使用超过限制时,应该告知开发者知晓,开发者改变系统设置、调整程序编写方式、
    改变业务流程、或者提升硬件性能。
5   非常容易移植。移植接口,只要实现几个函数即可,无需汇编。



调试支持:
1   支持防御式编程。uverify(),return_false_if(),return_0_if(),
    能够在函数出错的第一地点,打印出出错的表达式内容、文件名、源代码行数。
    甚至,能够继续打印函数调用层次。
    例如:
    uverify FAIL: 53@file1.c !f1()
    uverify FAIL:123@file2.c !f2()
    可以看出,f1()出错,f1()被f2()调用。f1()在file1.c中第53行;f2()在file2.c中第123行。
2   必要时,用uverify()检验数据是否符合期望。例如,假设有如下函数:
    void f( void* p ){
        if( NULL == p ){
            return;
        }
        do something...
    }
    上面函数的问题在于:
    (1) 没有在错误的第一地点,显示错误。如果传入p为NULL,只是简单返回,这会使调用f()的函数行为出错,
    使错误发生的地点上移,而不是在f()函数内提供告警。
    (2) 浪费cpu资源和空间资源。if( NULL == p )这一句,无论在调试时,还是正式发布运行时,都会执行,
    而且占用代码空间。如果我们的代码,经过严格测试,正式运行时,这一句话,正常情况下,是没有机会执行的,
    也无需这一句话的。因此,正式运行时,如果将这一句话去掉,不但可以节省cpu资源,也可以节省代码空间。
    改动为如下即可:
    void f( void* p ){
        uverify( NULL != p );
        do something...
    }
    uverify()在调试状态下检查p是否为NULL,如果p为NULL,显示类似下面的内容:
            uverify FAIL: 行号@文件名 NULL != p 
    开发者到该文件名,找到该行号,查找原因,修改代码。
    正式发布状态,uverify()无效,这一句话是没有的。
3   当要发布正式版本时,一个宏定义开关GCFG_DEBUG_EN,可以关闭所有调试状态代码。
4   每个文件一个编号。使错误记录所需空间最省。


单元测试:
1   单元测试已经作为qos的一部分。
2   单元测试分为两种:函数式单元测试、任务式单元测试。
    普通的测试,通过函数式单元测试完成,例如:测试 1 + 2是否等于3。
    任务式单元测试,是为了进行一些和时间有关的单元测试。例如:串口接收超时测试。


内存管理:
1   内存边界检查。
2   内存分配、释放记录。
3   内存自动回收机制。
    为了加快运行,当调用qfree()时,并没有立即释放内存,而是做一个内存释放标记。
    在系统空闲状态,才释放全部内存。
4   一个宏定义,可以关闭以上特性,使用标准的malloc()和free()。


算法:
1   链表。
2   可以自动扩展的数组。
3   两叉树。
4   先进先出FIFO。
5   环状队列。


文件:
1   虚拟文件vfs。开发者可以扩展添加自己的文件接口。


qos没有什么?
1   没有多任务。
2   没有信号量。
3   没有同步。
qos基于非常简单的原理,因此,容易理解。而且代码执行速度快,效率高,稳定可靠。


test
test1: a heavy idle & timer
test2: task notify
test3: unit test in task
test4: virtual file system.
test5: serial
test6: serial shell, xmodem protocol


no more---------------------------------


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