(4)定時器管理。主要實現任務的延時，當設置的延時時間到且任務沒有等待別的資源時，將任務的狀態置為就緒。

由圖1可知，硬件RTOS的工作過程如下：

(1)在應用程序中調用系統服務。

(2)系統調用的接口函數將功能代碼和參數傳給硬件部分的輸入寄存器。

(3)硬件部分執行系統調用。

(4)在硬件邏輯執行系統調用的過程中，可以接收外部事件的異步請求，因此，硬件部分執行系統調用過程中可能轉向以下不同的處理過程：

①若外部事件請求使中斷任務就緒，則向處理器發出要求任務切換的硬件中斷請求。

②若系統調用使高優先級的任務就緒，則硬件部分向處理器發出要求任務切換的硬件中斷請求。

③硬件部分完成系統調用功能，則采用中斷形式通知處理器并回送處理結果。

(5)中斷處理函數完成任務切換。

(6)處理器執行新任務。

2 μC/OS-II任務管理硬件設計

任務管理是RTOS的核心，本文首先對μC/OS-II任務管理模塊進行了硬件設計，其他的模塊可以依托任務管理展開。μC/OS-II任務管理主要包括建立任務、刪除任務、掛起任務、恢復任務、查詢任務和任務調度等。其中建立任務、刪除任務、掛起任務、恢復任務和查詢任務是通過系統調用形式交給用戶調用的；而任務調度是交給系統函數調用的，用戶不能直接調用它。因此，本文將任務管理分成系統調用函數的硬件實現和任務調度器硬件實現2部分。

2.1 任務管理系統調用函數的硬件設計

μC/OS-II的任務由3部分組成：即任務程序代碼、任務堆棧、任務控制塊TCB(Task Control Block)。TCB把任務代碼和任務堆棧進行關聯而使三者成為一個整體。
??? 任務管理系統調用的硬件實現電路如圖2所示。參數1是建立任務時，寫入TCB的任務代碼段地址、任務優先級、任務的參數指針和分配給任務的堆棧棧頂指針等任務運行和管理的信息；參數2是分配給任務的ID號。每個任務依據任務的ID號對應一個TCB。

在圖2中，任務管理系統調用的硬件實現電路主要由分配器、選擇器和TCB寄存器組成。

(1)分配器。建立任務和刪除任務時，分配器根據任務的ID號選擇建立任務的信息送到對應的輸出通道上，分配器的輸出端與多路選擇器的一路輸入端直連，即參數1被送到了選擇器的輸入端，作為一路輸入。掛起任務和恢復任務時，分配器根據任務的ID號，將任務的狀態送到對應TCB的狀態寄存器中。

(2)選擇器。選擇器的輸入端分別是建立任務時要送給 TCB的數據（參數1）和刪除任務時要送給TCB的數據（系統初始值），數據輸出端與一個TCB塊直連。建立信號有效時，選擇參數1寫入TCB，建立任務完成；否則，寫入系統的初始值覆蓋TCB信息，即任務被刪除。掛起和恢復任務只需根據任務的ID號找到相應的TCB并修改其狀態寄存器的值。二值選擇器的輸入端是0和1，可以分別表示任務的等待和就緒狀態。

(3)TCB寄存器。在軟件實現的RTOS中，空閑TCB塊和已占用的TCB塊分別以空閑任務鏈表和任務鏈表的形式常駐內存。但是基于鏈表的軟件算法并不適合直接采用硬件高效實現，因為只有讀取鏈表的前一個表項的內容后，才能獲得后續表項的地址，限制了硬件并行的開發。因此，本文將TCB的數據結構全部采用片內的寄存器資源實現，從而節省了鏈表的查找時間，提高了系統調用的執行效率。

2.2 任務調度器的硬件設計

μC/OS-II進行任務調度的思想是，每時每刻總是讓優先級最高的就緒任務處于運行狀態。為了實現高效的調度算法，采用組合電路實現硬件調度器，如圖3所示。以優先級為選擇條件，將TCB中的狀態寄存器直接與調度器相連接。這樣，只要任務的優先級或任務的狀態有一個發生改變，就會立刻引發一次任務的的重新調度。

圖3中，數據分配器與TCB寄存器中的狀態寄存器RDY輸出端直連，使用優先級PRI作為選擇條件，將RDY的就緒態（RDY=‘1’）分配到不同的輸出通道上。寄存器REG_X接收數據分配器輸出通道的輸出值并按位存儲。將所有的REG_X寄存器按位進行或運算，結果送寄存器PRI_REG。如圖4所示，優先級寄存器PRI_REG的位數對應系統中任務的個數，寄存器PRI_REG某位為1就表示相應優先級的任務處于就緒態，且低位的優先級依次高于高位的優先級。譯碼器從寄存器讀取PRI_REG的值進行譯碼，送出處于就緒態且優先級最高的任務。比較器PRI_COMP以任務的ID號為索引，任務的優先級PRI為比較內容。將每個任務的優先級與譯碼找到的就緒態的最高優先級相比較，若相同，則輸出任務的ID號，否則輸出0。最后將所有比較器PRI_COMP的輸出做或運算，即得到處于就緒態的優先級最高任務的ID號。