微核由E(嵌入)機和S(程式調度)機構成，E機是物理過程和套用軟體過程之間的一個媒介，它執行E代碼。E代碼是系統級的機器代碼，監督和物理事件相關的軟體過程的執行情況。E代碼的執行由環境中斷觸發，它傳送例如，信息或感測器值的到來等外部事件的信號，和套用任務給S機。E代碼是平台獨立的，因為它僅和環境時間相關。
基本介紹
- 中文名：E代碼
- 外文名：E code
- 套用：實時系統
- 相關概念：微核、E機、S機
- 特徵：可預測、可移植
- 領域：計算機
微核,E代碼的非控制流指令,E代碼的特徵,實例,
微核
軟體實時系統的核心是一個微核，它的中斷處理和任務調度是完全可程式的。微核由兩個相互作用的虛擬機E(嵌入)機和S(程式調度)機構成。運行在微核上的系統代碼分別進入E和S代碼。E代碼管理系統和物理環境的相互作用。E代碼的執行由環境中斷觸發，它傳送例如，信息或感測器值的到來等外部事件的信號，和套用任務給S機，S代碼管理處理器和系統的相互作用，S代碼的執行由硬體中斷觸發。它傳送內部事件例如任務的執行過程和時間片的信號，並傳送套用任務到CPU，有可能優先一個正在運行的任務，系統的這種劃分使得實時執行過程的兩個主要部分毫不相關，E代碼依賴於環境時間，由此定義以獨立硬體和獨立調度程式方式的系統反應性。S代碼依賴於CPU時間和定義一個系統調度程式，如果兩者的時間線路是一致的話，那么這個代碼就稱為時間安全，時間安全的違背通過運行時間的異常由可程式的方式重新被處理。
E機由環境事件，例如通道信息的到來或感測器新值的到來，造成的外部中斷所觸發，一旦觸發，E機跟隨E代碼指令做三件事：第一、運行一些處理感測器的驅動器，調節器，網路和其他設備；第二、釋放一些用於執行的套用軟體任務；第三、更新觸發順序，其中包括多對form(e,a)，表明了未來環境事件e將導致一個中斷，它將觸發具有可程式計數器的E機到E代碼地址a，然後，E機返回到休眠狀態並將CPU控制權讓步於S機。
S機由E機或處理器事件，例如套用任務的完成或時間片的完成，造成的內部中斷喚醒，一旦被觸發，S機跟隨S代碼指令做三件事情:第一、監視處理器和存儲管理，例如，上下文轉換；第二、傳送一個單一任務CPU，可能是一個套用軟體任務和一個特別閒散任務；第三、規定多對form(i,a)表明未來處理程式事件i 將導致一個中斷，這箇中斷觸發具有編程計數器裝置的S機到S代碼地址a。總之，E機和S機構成了一個執行硬實時任務的可程式的微核。
E機是一台虛擬機，它實時地調節軟體過程和物理過程之間的相互作用。它把嵌入程式的編輯分為兩個階段，第一，在獨立於平台的編譯程式階段生成E代碼(由E機執行的代碼)；第二，依賴於平台的編譯程式階段檢測E代碼的時間安全。
E代碼的非控制流指令
E代碼主要有三個非控制流指令，在E機實際運行中E代碼也有控制流指令，例如條件或絕對突變。
(1)call(d)指令：初始化驅動器d，因為驅動器程式是同步系統級代碼，在處理卜一指令前嵌入程式模式一直等待，直到驅動器d完成。
(2) schedule(t)指令：釋放一個任務t進就緒佇列，與其它釋放任務並列，“調度”指令按照某種調度策略，從佇列中選擇任務執行。
(3) future(g, a)指令：在某一未來時間進行判斷，激活觸發器(g,a,s),若判斷為真，觸發執行地址a標記的嵌入代碼模組;否則，處理下一條“嵌入”指令。
call( d)指令將激發驅動器d的二進制代碼。E機等待直到d執行結束，接h來執行h一個指令。Schedule(t)指令通過將其插入到任務集的方式記錄任務t的二進制代碼。接著E機馬上移向h一條指令。Future(g,a)指令記錄在地址a的E代碼用於將來當觸發器g計算出來的下一個值為真時(可能)的執行。從操作上講，E機將觸發器(g,a,s)綁定到觸發器序列中，其中s是當前程式的狀態，然後接下來處理下一條指令。如果沒有下一條指令，E機就會解除對CPU的控制並隨著激活每一個事件來評估所有在觸發器序列中的觸發器。如果觸發(g,a,s)綁定是有效的，就從觸發器佇列中移出，在地址a處的E代碼被執行。其中的觸發器g代表中斷，在地址a的E代碼代表中斷處理器。
E代碼的特徵
E代碼是可預測的，可移植的硬實時代碼，E代碼是硬實時的，因為它和環境(物理)時間相關，而不是和平台(CPU)時間相關。E代碼是可預測的，因為程式的計時和行為依賴於外部的輸入，沒有內在的競爭條件。E代碼是可移植的，因為它獨立於平台之外，特別是。這些特徵結合在一起使得時間安全成為可能。
實例
這是一個具有周期任務的實例，設一個裝有導航裝置的汽車，考慮汽車在自動模式m下，有兩個任務，可能由Matlab/Simulink模型自動生成控制任務t1和行駛任務t2。行駛任務過程GPS每隔10ms輸入並提供過程數據給控制任務。控制任務讀取附加的感測器數據，計算控制法則，寫結果到調節器。控制任務每20ms執行一次，數據通信需要三個驅動器：感測驅動器ds，它給行駛任務提供GPS數據，連線驅動器di，它把行駛任務的結果提供給控制任務；調節驅動器da，裝載控制任務的結果到調節器中。只要驅動器的Wcet可以忽略，就可以用簡單的方式處理數據。有兩個環境連線埠即時鐘連線埠Pc和GPS感測器Ps，兩個任務連線埠，一個用於每個任務的結果，三個驅動器連線埠(三個驅動器的目的地)包括調節器Pa。
圖1顯示了程式的拓撲結構，其中，球形表示連線埠，用長方形表示任務，菱形表示驅動器，圓圈表示觸發器。下面程式時間控制的E代碼：
a1:call(da) a2: call(ds)
call(ds) schedule(t2)
call(di)future(g,a1)
schedule(t1)
schedule(t2)
future(g,a2)
E代碼包含兩塊，在地址a1處的塊在開始階段即0ms處執行，它調用三個驅動器，為任務和調節器提供數據，然後傳遞兩個任務到最終激活地址a:處的觸發器。當這塊完成後，E機的觸發序列包含地址a2處的觸發器，包含兩個任務t1和t2。現在E機放棄了控制權，只是喚醒致使觸發器g評定為真的下一次輸入事件。與此同時，根據一些調度安排接管和分配CPU時間給在等待序列中的仟務。當仟務完成，把它從序列中移除。
