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/* 包含头文件 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <dos.h>
#include "fftask.h"
/* 预编译开关 */
#define FOR_REAL_DOS 0
/* 该宏用于消除变量未使用的警告 */
#define DO_USE_VAR(var) do { var = var; } while (0)
/* 内部常量定义 */
#define INTERRUPT_OFF() do { disable(); } while (0) /* 关中断 */
#define INTERRUPT_ON() do { enable (); } while (0) /* 开中断 */
#define KOBJ_TYPE_TASK 0
#define KOBJ_TYPE_MUTEX 1
#define KOBJ_TYPE_SEM 2
#define KOBJ_TYPE_EVENT 3
#define KOBJ_TYPE_MASK 0x7
#define KOBJ_TASK_DONE (1 << 3)
#define KOBJ_TASK_TIMEOUT (1 << 4)
/* 内部全局变量定义 */
static void interrupt (*old_int_1ch)(void); /* 用于保存旧的时钟中断 */
static TASKCTRLBLK maintask = {0}; /* 主任务 */
static TASKCTRLBLK ready_list_head = {0}; /* 任务就绪队列头 */
static TASKCTRLBLK ready_list_tail = {0}; /* 任务就绪队列尾 */
static TASKCTRLBLK sleep_list_head = {0}; /* 任务休眠队列头 */
static TASKCTRLBLK sleep_list_tail = {0}; /* 任务休眠队列尾 */
static KERNELOBJ kobjs_list_head = {0}; /* 内核对象列表头 */
static KERNELOBJ kobjs_list_tail = {0}; /* 内核对象列表尾 */
static char g_idletask[256]; /* 空闲任务控制块 */
TASKCTRLBLK *g_running_task = NULL; /* 当前运行的任务 */
TASKCTRLBLK *g_prevtask = NULL; /* 任务切换的前一个任务 */
TASKCTRLBLK *g_nexttask = NULL; /* 任务切换的下一个任务 */
unsigned long g_tick_counter = 1; /* 该变量用于记录系统 tick 次数 */
unsigned long g_idle_counter = 1; /* 该变量用于记录空闲任务次数 */
/* 内部函数实现 */
/* ++ 任务队列管理函数 ++ */
/* 就绪队列入队 */
static void ready_enqueue(TASKCTRLBLK *ptask)
{
if (ptask == (TASKCTRLBLK*)g_idletask) return;
ptask->t_prev = ready_list_tail.t_prev;
ptask->t_next = &ready_list_tail;
ptask->t_prev->t_next = ptask;
ptask->t_next->t_prev = ptask;
}
/* 就绪队列出队 */
static TASKCTRLBLK* ready_dequeue(void)
{
TASKCTRLBLK *ptask = ready_list_head.t_next;
if (ptask != &ready_list_tail) {
ptask->t_prev->t_next = ptask->t_next;
ptask->t_next->t_prev = ptask->t_prev;
return ptask;
} else {
return (TASKCTRLBLK*)g_idletask;
}
}
/* 等待队列入队 */
static void wait_enqueue(KERNELOBJ *kobj, TASKCTRLBLK *ptask, int timeout)
{
ptask->t_timeout = timeout;
ptask->t_next = NULL;
ptask->t_prev = ptask->w_tail;
if (kobj->w_tail) {
kobj->w_tail->t_next = ptask;
}
kobj->w_tail = ptask;
if (kobj->w_head == NULL) {
kobj->w_head = ptask;
}
}
/* 等待队列出队 */
static TASKCTRLBLK* wait_dequeue(KERNELOBJ *kobj)
{
TASKCTRLBLK *ptask = kobj->w_head;
kobj->w_head = kobj->w_head->t_next;
if (kobj->w_head) {
kobj->w_head->t_prev = NULL;
} else {
kobj->w_tail = NULL;
}
return ptask;
}
/* 将 kobj 加入内核对象列表 */
static void kobjs_append(KERNELOBJ *kobj)
{
if (kobj == (KERNELOBJ*)g_idletask) return;
kobj->o_prev = kobjs_list_tail.o_prev;
kobj->o_next = &kobjs_list_tail;
kobj->o_prev->o_next = kobj;
kobj->o_next->o_prev = kobj;
}
/* 将 kobj 从内核对象列表移除 */
static void kobjs_remove(KERNELOBJ *kobj)
{
if (kobj == (KERNELOBJ*)g_idletask) return;
kobj->o_next->o_prev = kobj->o_prev;
kobj->o_prev->o_next = kobj->o_next;
}
/* -- 任务队列管理函数 -- */
/* 处理休眠队列 */
static void handle_sleep_task(void)
{
TASKCTRLBLK *ptask = sleep_list_tail.t_prev;
TASKCTRLBLK *pready;
/* 从尾至头遍历休眠队列 */
while (ptask != &sleep_list_head) {
pready = ptask;
ptask = ptask->t_prev;
/* 判断休眠是否完成 */
if (--pready->t_timeout == 0) {
/* 将 pready 从休眠队列中删除 */
pready->t_next->t_prev = pready->t_prev;
pready->t_prev->t_next = pready->t_next;
/* 将 pready 加入就绪队列头 */
pready->t_next = ready_list_head.t_next;
pready->t_prev = &ready_list_head;
pready->t_prev->t_next = pready;
pready->t_next->t_prev = pready;
}
}
}
static void handle_wait_task(void)
{
KERNELOBJ *kobj = kobjs_list_head.o_next;
while (kobj != &kobjs_list_tail) {
TASKCTRLBLK *ptask = kobj->w_head;
TASKCTRLBLK *pready;
while (ptask != NULL) {
pready = ptask;
ptask = ptask->t_next;
/* 判断等待是否超时 */
if (pready->t_timeout != -1 && --pready->t_timeout == 0) {
/* 将 pready 从等待队列中删除 */
if (pready->t_next) pready->t_next->t_prev = pready->t_prev;
else kobj->w_tail = pready->t_prev;
if (pready->t_prev) pready->t_prev->t_next = pready->t_next;
else kobj->w_head = pready->t_next;
/* 设置等待超时标记 */
pready->o_type |= KOBJ_TASK_TIMEOUT;
/* 将 pready 加入就绪队列 */
ready_enqueue(pready);
}
}
kobj = kobj->o_next;
}
}
static void interrupt new_int_1ch(void)
{
INTERRUPT_OFF();
/* system tick counter */
g_tick_counter++;
/* 当前运行的任务放入就绪队列尾部 */
ready_enqueue(g_running_task);
g_prevtask = g_running_task;
handle_sleep_task(); /* 处理休眠任务 */
handle_wait_task (); /* 处理等待任务 */
/* 取出就绪任务 */
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
g_prevtask->t_ss = _SS;
g_prevtask->t_sp = _SP;
_SS = g_nexttask->t_ss;
_SP = g_nexttask->t_sp;
g_running_task = g_nexttask;
g_idle_counter+=(g_running_task == (TASKCTRLBLK*)g_idletask);
INTERRUPT_ON();
}
static void interrupt switch_task(void)
{
if (g_prevtask) {
g_prevtask->t_ss = _SS;
g_prevtask->t_sp = _SP;
}
if (g_nexttask) {
_SS = g_nexttask->t_ss;
_SP = g_nexttask->t_sp;
g_running_task = g_nexttask;
}
INTERRUPT_ON();
}
/* 任务运行结束的处理函数 */
static void far task_done_handler(TASKCTRLBLK far *ptask)
{
INTERRUPT_OFF();
/* 保存任务返回值 */
ptask->t_retv = _AX;
/* 标记该任务运行结束 */
ptask->o_type |= KOBJ_TASK_DONE;
/* 将所有等待 ptask 的任务放入就绪队列头 */
if (ptask->w_head) {
ptask->w_tail->t_next = ready_list_head.t_next;
ready_list_head.t_next->t_prev = ptask->w_tail;
ready_list_head.t_next = ptask->w_head;
ptask->w_head->t_prev = &ready_list_head;
ptask->w_head = ptask->w_tail = NULL;
}
/* 取出就绪任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
switch_task();
}
/* 系统空闲任务 */
static int far idle_task_proc(void far *p)
{
/* 消除编译警告 */
DO_USE_VAR(p);
while (1) {
/* 释放处理器资源 */
#if FOR_REAL_DOS
asm hlt;
#else
asm mov ax, 0x1680;
asm int 0x2f;
#endif
}
/* return 0; */
}
/* 函数实现 */
void ffkernel_init(void)
{
INTERRUPT_OFF();
/* 初始化就绪队列 */
ready_list_head.t_next = &ready_list_tail;
ready_list_head.t_prev = &ready_list_tail;
ready_list_tail.t_next = &ready_list_head;
ready_list_tail.t_prev = &ready_list_head;
/* 初始化休眠队列 */
sleep_list_head.t_next = &sleep_list_tail;
sleep_list_head.t_prev = &sleep_list_tail;
sleep_list_tail.t_next = &sleep_list_head;
sleep_list_tail.t_prev = &sleep_list_head;
/* 初始化内核对象列表 */
kobjs_list_head.o_next = &kobjs_list_tail;
kobjs_list_head.o_prev = &kobjs_list_tail;
kobjs_list_tail.o_next = &kobjs_list_head;
kobjs_list_tail.o_prev = &kobjs_list_head;
/* 初始化任务指针 */
g_running_task = &maintask;
g_prevtask = &maintask;
g_nexttask = &maintask;
/* 创建空闲任务 */
task_create(idle_task_proc, NULL, g_idletask, sizeof(g_idletask));
/* 将空闲任务从就绪队列中删除 */
((TASKCTRLBLK*)g_idletask)->t_next->t_prev = ((TASKCTRLBLK*)g_idletask)->t_prev;
((TASKCTRLBLK*)g_idletask)->t_prev->t_next = ((TASKCTRLBLK*)g_idletask)->t_next;
/* 初始化 int 1ch 中断 */
old_int_1ch = getvect(0x1c);
setvect(0x1c, new_int_1ch);
/* set to 100Hz freq */
#define _8253_FREQ 1193181L
#define _8253_COUNTER 11932L
outportb(0x43, 0x3c);
outportb(0x40, (_8253_COUNTER >> 0) & 0xff);
outportb(0x40, (_8253_COUNTER >> 8) & 0xff);
INTERRUPT_ON();
}
void ffkernel_exit(void)
{
INTERRUPT_OFF();
/* 恢复时钟中断 */
setvect (0x1c, old_int_1ch);
outportb(0x43, 0x3c);
outportb(0x40, 0x00);
outportb(0x40, 0x00);
/* 关闭空闲任务 */
task_destroy(g_idletask);
/* 切换到主任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = &maintask;
/* 进行任务切换 */
switch_task();
}
int task_create(TASK taskfunc, void far *taskparam, void *ctask, int size)
{
TASKCTRLBLK *ptask = (TASKCTRLBLK*)ctask;
int *stack = NULL;
/* 参数有效性检查 */
if (!ctask || size < 256) return -1;
INTERRUPT_OFF();
/* 任务控制块清零 */
memset(ptask, 0, sizeof(TASKCTRLBLK));
/* 指向任务栈顶 */
stack = (int*)ptask + size / 2;
/* 任务控制块地址入栈 */
*--stack = FP_SEG(ptask);
*--stack = FP_OFF(ptask);
/* 任务参数 p 入栈 */
*--stack = FP_SEG(taskparam);
*--stack = FP_OFF(taskparam);
/* 任务结束处理函数地址入栈 */
*--stack = FP_SEG(task_done_handler);
*--stack = FP_OFF(task_done_handler);
/* 初始化任务堆栈 */
*--stack = 0x0200; /* flag */
*--stack = FP_SEG(taskfunc); /* cs */
*--stack = FP_OFF(taskfunc); /* ip */
*--stack = 0; /* ax */
*--stack = 0; /* bx */
*--stack = 0; /* cx */
*--stack = 0; /* dx */
*--stack =_ES; /* es */
*--stack =_DS; /* ds */
*--stack = 0; /* si */
*--stack = 0; /* di */
*--stack = 0; /* bp */
/* 保存任务堆栈入口 */
ptask->t_ss = FP_SEG(stack);
ptask->t_sp = FP_OFF(stack);
ready_enqueue(ptask); /* 加入就绪队列 */
kobjs_append((KERNELOBJ*)ptask); /* 加入内核对象列表 */
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
int task_destroy(void *ctask)
{
TASKCTRLBLK *ptask = ctask;
/* 参数有效性检查 */
if (!ptask || (ptask->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_TASK) return -1;
INTERRUPT_OFF();
kobjs_remove((KERNELOBJ*)ptask); /* 移除 ptask */
if (ptask->t_next) ptask->t_next->t_prev = ptask->t_prev;
if (ptask->t_prev) ptask->t_prev->t_next = ptask->t_next;
/* 标记该任务运行结束 */
ptask->o_type |= KOBJ_TASK_DONE;
/* 将所有等待 ptask 的任务放入就绪队列头 */
if (ptask->w_head) {
ptask->w_tail->t_next = ready_list_head.t_next;
ready_list_head.t_next->t_prev = ptask->w_tail;
ready_list_head.t_next = ptask->w_head;
ptask->w_head->t_prev = &ready_list_head;
ptask->w_head = ptask->w_tail = NULL;
}
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
int task_suspend(void *ctask)
{
TASKCTRLBLK *ptask = ctask;
/* 参数有效性检查 */
if (!ptask || (ptask->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_TASK) return -1;
/* 如果任务已经运行结束 */
if (ptask->o_type & KOBJ_TASK_DONE) return FFTASK_DONE;
INTERRUPT_OFF();
if (g_running_task == ptask) { /* 欲挂起的任务为当前运行任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
switch_task();
} else { /* 欲挂起的任务不为当前运行任务 */
if (ptask->t_next) ptask->t_next->t_prev = ptask->t_prev;
if (ptask->t_prev) ptask->t_prev->t_next = ptask->t_next;
INTERRUPT_ON();
}
return 0;
}
int task_resume(void *ctask)
{
TASKCTRLBLK *ptask = ctask;
/* 参数有效性检查 */
if (!ptask || (ptask->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_TASK) return -1;
/* 如果任务已经运行结束 */
if (ptask->o_type & KOBJ_TASK_DONE) return FFTASK_DONE;
INTERRUPT_OFF();
if (g_running_task != ptask) { /* 如果欲恢复的任务不在当前运行状态 */
ready_enqueue(g_running_task);
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ptask;
switch_task();
} else {
INTERRUPT_ON();
}
return 0;
}
/* 任务休眠 */
int task_sleep(int ms)
{
/* ms 为零直接返回 */
if (ms <= 0) return 0;
INTERRUPT_OFF();
/* 设置任务休眠时间 */
g_running_task->t_timeout = (ms + 9) / 10;
/* 将当前运行的任务放入休眠队列尾 */
g_running_task->t_prev = sleep_list_tail.t_prev;
g_running_task->t_next = &sleep_list_tail;
g_running_task->t_prev->t_next = g_running_task;
g_running_task->t_next->t_prev = g_running_task;
/* 从就绪队列取出就绪任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
switch_task();
return 0;
}
int task_delay(int ms)
{
long tick = g_tick_counter + (ms + 9) / 10;
while (g_tick_counter < tick) {
/* 释放处理器资源 */
#if FOR_REAL_DOS
asm hlt;
#else
asm mov ax, 0x1680;
asm int 0x2f;
#endif
}
}
int task_wait(void *ctask, int timeout)
{
TASKCTRLBLK *ptask = (TASKCTRLBLK*)ctask;
int ret;
if (ptask == NULL || (ptask->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_TASK) return -1; /* 参数有效性检查 */
if (ptask->o_type & KOBJ_TASK_DONE) return 0; /* 如果任务已经运行结束 */
timeout = (timeout == -1) ? -1 : (timeout + 9) / 10; /* 转换为 tick 为单位 */
if (timeout == 0) return FFWAIT_TIMEOUT; /* 如果超时等于零 */
INTERRUPT_OFF();
/* 将当前任务放入 ptask 的等待队列尾 */
wait_enqueue((KERNELOBJ*)ptask, g_running_task, timeout);
/* 取出就绪任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
switch_task();
/* 超时处理 */
INTERRUPT_OFF();
ret = (g_running_task->o_type & KOBJ_TASK_TIMEOUT) ? FFWAIT_TIMEOUT : 0;
g_running_task->o_type &= ~KOBJ_TASK_TIMEOUT;
INTERRUPT_ON();
return ret;
}
int task_exitcode(void *ctask, int *code)
{
TASKCTRLBLK *ptask = (TASKCTRLBLK*)ctask;
/* 参数有效性检查 */
if (!ptask || (ptask->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_TASK) return -1;
/* 如果任务未运行结束 */
if ((ptask->o_type & KOBJ_TASK_DONE) == 0) return FFTASK_NOTEXIT;
/* 返回结束码 */
if (code) *code = ptask->t_retv;
return 0;
}
/* 创建互斥体 */
int mutex_create(void *cmutex)
{
KERNELOBJ *pmutex = (KERNELOBJ*)cmutex;
if (!cmutex) return -1;
/* 初始化互斥体 */
pmutex->o_type = KOBJ_TYPE_MUTEX;
pmutex->o_data0 = 1;
kobjs_append(pmutex); /* 加入内核对象列表 */
return 0;
}
/* 销毁互斥体 */
int mutex_destroy(void *cmutex)
{
KERNELOBJ *pmutex = (KERNELOBJ*)cmutex;
/* 参数有效性检查 */
if (!pmutex || (pmutex->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_MUTEX) return -1;
kobjs_remove(pmutex); /* 从内核对象列表移除 */
return 0;
}
int mutex_lock(void *cmutex, int timeout)
{
KERNELOBJ *pmutex = (KERNELOBJ*)cmutex;
int ret;
/* 参数有效性检查 */
if (!pmutex || (pmutex->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_MUTEX) return -1;
/* 转换为 tick 为单位 */
timeout = (timeout == -1) ? -1 : (timeout + 9) / 10;
INTERRUPT_OFF();
/* 互斥体加锁 */
if (pmutex->o_data0 > 0) {
pmutex->o_data0--;
pmutex->o_owner = g_running_task;
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
/* 如果超时等于零 */
if (timeout == 0) {
INTERRUPT_ON();
return FFWAIT_TIMEOUT;
}
/* 将当前任务放入 pmutex 的等待队列尾 */
wait_enqueue(pmutex, g_running_task, timeout);
/* 取出就绪任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
switch_task();
/* 设置 mutex 的所有者和超时处理 */
INTERRUPT_OFF();
if (g_running_task->o_type & KOBJ_TASK_TIMEOUT) {
g_running_task->o_type &= ~KOBJ_TASK_TIMEOUT;
ret = FFWAIT_TIMEOUT;
} else {
pmutex->o_owner = g_running_task;
ret = 0;
}
INTERRUPT_ON();
return ret;
}
int mutex_unlock(void *cmutex)
{
KERNELOBJ *pmutex = (KERNELOBJ*)cmutex;
/* 参数有效性检查 */
if (!pmutex || (pmutex->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_MUTEX) return -1;
INTERRUPT_OFF();
/* 当前任务不是 mutex 的所有者 */
if (pmutex->o_owner != g_running_task) {
INTERRUPT_ON();
return FFMUTEX_NOTOWNER;
}
/* 如果没有任务等待该互斥体则返回 */
if (!pmutex->w_head) {
if (pmutex->o_data0 < 1) {
pmutex->o_data0++;
}
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
/* 将当前运行任务放入就绪队列尾 */
ready_enqueue(g_running_task);
g_prevtask = g_running_task;
/* 将第一个等待 pmutex 的任务取出 */
g_nexttask = wait_dequeue(pmutex);
/* 进行任务切换 */
switch_task();
return 0;
}
int sem_create(void *csem, int initval, int maxval)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
if (!csem) return -1;
/* 初始化 event */
psem->o_type = KOBJ_TYPE_SEM;
psem->o_data0 = initval;
psem->o_data1 = maxval ;
kobjs_append(psem); /* 加入内核对象列表 */
return 0;
}
int sem_destroy(void *csem)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
/* 参数有效性检查 */
if (!psem || (psem->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_SEM) return -1;
kobjs_remove(psem); /* 从内核对象列表移除 */
return 0;
}
int sem_wait(void *csem, int timeout)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
int ret;
/* 参数有效性检查 */
if (!psem || (psem->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_SEM) return -1;
/* 转换为 tick 为单位 */
timeout = (timeout == -1) ? -1 : (timeout + 9) / 10;
INTERRUPT_OFF();
/* 如果信号量大于零 */
if (psem->o_data0 > 0) {
psem->o_data0--;
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
/* 如果超时等于零 */
if (timeout == 0) {
INTERRUPT_ON();
return FFWAIT_TIMEOUT;
}
/* 将当前任务放入 psem 的等待队列尾 */
wait_enqueue(psem, g_running_task, timeout);
/* 取出就绪任务 */
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = ready_dequeue();
/* 进行任务切换 */
switch_task();
/* 超时处理 */
INTERRUPT_OFF();
ret = (g_running_task->o_type & KOBJ_TASK_TIMEOUT) ? FFWAIT_TIMEOUT : 0;
g_running_task->o_type &= ~KOBJ_TASK_TIMEOUT;
INTERRUPT_ON();
return ret;
}
int sem_post(void *csem)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
/* 参数有效性检查 */
if (!psem || (psem->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_SEM) return -1;
INTERRUPT_OFF();
/* 如果没有任务等待该互斥体则返回 */
if (!psem->w_head) {
if (psem->o_data0 < psem->o_data1) {
psem->o_data0++;
}
INTERRUPT_ON();
return 0;
}
/* 将当前运行任务放入就绪队列尾 */
ready_enqueue(g_running_task);
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = wait_dequeue(psem); /* 将第一个等待 psem 的任务取出 */
/* 进行任务切换 */
switch_task();
return 0;
}
int sem_getval(void *csem, int *value)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
/* 参数有效性检查 */
if (!psem || (psem->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_SEM) return -1;
/* 返回 sem 值 */
*value = psem->o_data1;
return 0;
}
int sem_post_interrupt(void *csem)
{
KERNELOBJ *psem = (KERNELOBJ*)csem;
/* 参数有效性检查 */
if (!psem || (psem->o_type & KOBJ_TYPE_MASK) != KOBJ_TYPE_SEM) return -1;
/* 如果没有任务等待该互斥体则返回 */
if (!psem->w_head) {
if (psem->o_data0 < psem->o_data1) {
psem->o_data0++;
}
return 0;
}
/* 将当前运行任务放入就绪队列尾 */
ready_enqueue(g_running_task);
g_prevtask = g_running_task;
g_nexttask = wait_dequeue(psem); /* 将第一个等待 psem 的任务取出 */
return 1;
}