3. 3. 1多线程

多线程程序是指在一个进程中同时运行多个线程，每个线程完成不同的任 务。采用多线程编程可充分利用进程中的共享资源、减少进程切换所需的资源切 换、从而大幅提升CPU的使用效率，多用于需要花大量时间处理以及处理大量 10数据等耗时的应用程序。

软PLC运行系统主要是对I/O输入输出影响区的数据进行处理，采用多线 程编程可提升控制系统的性能，因此在程序启动后主线程会为每个任务创建对应 的线程。然而通用PC机只有一个CPU,每一时刻只能执行一个任务线程，多个 线程之间通过快速地进行切换来实现运行。因此要实现软PLC运行系统多任务 的并行运行就必须对任务线程进行调度，确保每个任务顺序执行。下面在介绍操 作系统调度原理的基础上给出本软PLC系统的调度方法。

3. 3. 2线程调度原理

线程是操作系统的最小调度单位。对于通用PC机而言，计算机操作系统以 轮转方式向每个任务线程提供运行时间片，利用“中断”机制对线程的运行状态 进行切换，从而确保每个任务线程都能得到CPU时间片而被执行。

3. 3. 3软PLC运行系统任务线程的调度

软PLC运行系统需要对系统管理任务、通信任务、程序执行任务以及I/O 读写任务进行调度。通信任务包括软PLC与HMI进程的通讯任务、软PLC与软 CNC的通讯任务，I/O读写任务包括I/O读任务和I/O写任务。每个任务线程对 应就绪、运行、终止和阻塞四种状态，因此对软PLC运行系统多个任务的调度 可通过改变任务线程的状态来实现。本文结合以下两种方式对任务线程进行调 度。

                 直接调度

直接调度按任务执行的先后顺序设定任务线程的优先级进行调度，使任务线 程队列中的优先级的任务优先获得CPU时间片而被操作系统调用执行。

RTX实时子系统提供了 128个线程优先级，其系统内核按照优先级从高到 低的顺序安排任务线程占有CPU资源。由于采用抢占式调度算法，所以RTX允 许高优先级的任务打断正在运行的低优先级任务线程，以此抢占对CPU的控制 权，这非常方便我们对软PLC运行系统的每个任务线程进行调度和管理。

在软PLC运行系统的设计过程中，系统任务管理线程负责软PLC运行系统 所有任务的调度，不应被软PLC系统中的其它任务线程所打断，因此设置为优先级。通讯任务线程和I/O读写任务线程用于提供操作数和指令，是执行用 户程序的先决条件，所以设置为第二优先级。程序执行任务设置为第三优先级， 其中快速执行任务线程的优先级高于普通执行任务线程。

                 间接调度

间接调度采用同步对象进行调度，利用多个任务为争夺同一临界资源引起的 互斥来协调多任务的运行。也就是说只有获得同步对象句柄的任务线程才能被执行，对共享资源进行操作，未获得的任务线程只能等待同步对象被释放。