C# Windows CE特點之實時性的示例分析

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C# Windows CE特點之實時性

C# Windows CE的***一條設計目標是要支持實時系統的開發。在嵌入式編程中，實時性就是指在指定時間內完成指定任務的能力，這些任務可能是計算某個值，記錄某次輸入，或者是向某個外部設備發送一條命令。很多系統要求無論負荷有多么重，系統都應該能夠連續可靠地執行這樣的一個任務（或者是一些任務）。

從C# Windows CE 3.0開始，C# Windows CE開發團隊就加入了一系列特性以支持實時系統的開發。其中包括支持256個線程優先級（C# Windows CE一直都支持多線程編程）和嵌套的中斷請求。C# Windows CE對實時性的支持在C# Windows CE Platform Builder的文檔中定義如下：

◆保證高優先級線程安排的上限，但僅對所有排隊線程中優先級***的線程有效。

◆在執行高優先級中斷服務程序（ISR，interrupt service routine）時保證延時的上限。在內核中專門設置了一些空間用于臨時關閉中斷服務。

◆確保對調度程序的控制，使其能順利地安排線程。

實時系統可以根據需求分為兩種，一種要求硬實時，另一種則要求軟實時。軟實時需求的系統在沒有嚴重后果的情況下允許出現一些延時，而硬實時需求的系統中則不能出現任何一點延時。

硬實時需求系統的例子如工廠里控制機器手臂動作的系統。有時也許必須移開這個手臂才能讓生產線繼續向前流動，或者才能讓其它的機器進入生產線開展工作，但是如果沒有及時移開它，結果可能會導致這個手臂、產品或者部分生產線被破壞。（我們假設這樣的事故會使整條生產線停下來，造成大量時間和成本的損失。）

盡管C# Windows CE提供很好的實時性支持，但.NET精簡框架卻不是一個理想的構建實時組件的編程接口。這是因為運行時引擎可能會出現各種時間間隔不等的延時。例如，在使用運行時編譯執行（JIT，just-in-time）編譯器（本章后面會有介紹）裝載代碼和將代碼編譯為本地機器代碼時，都會出現延時。

托管代碼與非托管代碼

.NET精簡框架代碼有時也可作為托管代碼，但對應用程序程序員來說，它最重要的特性是由運行時來管理數據，特別是已清除的數據。盡管代碼也可以被托管，但是必須確保其中沒有錯誤的內存指針。本書第3章將重點介紹這個問題。

相反，Windows API代碼有時也可作為非托管代碼。這是一種以.NET為中心處理問題的方法，盡管我們有時使用如本地代碼和Win32代碼之類不同的術語來指代它。

C# Windows CE遇到的問題，另外，當垃圾回收器工作的時候也可能出現延時，因為這時所有在托管代碼中運行的線程都被凍結了，然而非托管代碼則不會。因此，.NET精簡框架托管代碼可以支持實時線程16，但是多數情況下實時線程是通過調用Win32的DLL在非托管代碼中實現的。當然，以上只是一些基本原則，如果是一個很快的CPU，系統負荷也很輕，在托管代碼中運行的線程也能提供足夠快的響應以滿足這個系統實時性支持的要求。對于定時和性能的關系，我們需要“三思而后行”（measure twice and cut once），測量所需性能的次數往往跟錯失實時性底限的程度成正比。

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