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嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理方案研究

時(shí)間:2023-05-01 08:59:52 計(jì)算機(jī)論文 我要投稿
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嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理方案研究

摘要:嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制必須滿足實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。本文以開(kāi)源的的操作系統(tǒng)RTEMS為例,介紹嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存管理的要求、存在的問(wèn)題以及解決的策略。

    關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng) 內(nèi)存管理 靜態(tài)分配 動(dòng)態(tài)分配

嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理方案研究

引言

內(nèi)存管理機(jī)制是嵌入式系統(tǒng)研究中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)的問(wèn)題,它必須滿足以下幾個(gè)特性:

①實(shí)時(shí)性。從實(shí)時(shí)性的角度出發(fā),要求內(nèi)存分配過(guò)程要盡可能地快。因此,在嵌入式系統(tǒng)中,不可能采用通用操作系統(tǒng)的一些復(fù)雜而完善的內(nèi)存分配策略,一般沒(méi)有段頁(yè)式的虛存管理機(jī)制;而是采用簡(jiǎn)單、快速的內(nèi)存分配方案,其分配方案也因程序?qū)?shí)時(shí)性的要求而異。例如,VxWorks系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的“首次適應(yīng),立即聚合”方法;VRTX中采用多個(gè)固定尺寸存儲(chǔ)塊的binning方案。

②可靠性。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境千變?nèi)f化,在有些特定情況下,對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求極高,內(nèi)存分配的請(qǐng)求必須得到滿足,如果分配失敗則可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。比如,飛機(jī)的燃油檢測(cè)系統(tǒng)。在飛機(jī)飛行過(guò)程中,如果燃料發(fā)生泄漏,系統(tǒng)應(yīng)該立即檢測(cè)到,并發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)等待飛行員及時(shí)處理。如果因?yàn)閮?nèi)存分配失敗而不能相應(yīng)地操作,就可能發(fā)生機(jī)毀人亡的事故。

③高效性。內(nèi)存分配要盡可能地減少浪費(fèi)。不可能為了保證滿足所有的內(nèi)存分配請(qǐng)求而將內(nèi)存配置得很大。一方面,嵌入式系統(tǒng)對(duì)成本的要求使得內(nèi)存在其中只是一種很有限的資源;另一方面,即使不考慮成本的因素,系統(tǒng)硬件環(huán)境有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內(nèi)存容量是很有限的。

針對(duì)以上三個(gè)約束條件,市場(chǎng)上主流的嵌入式操作系統(tǒng),如VxWorks、嵌入式Linux等均提出了一套有效的解決方案;但是,這些系統(tǒng)只提供了應(yīng)用開(kāi)發(fā)的接口,其底層的實(shí)現(xiàn)方案不可見(jiàn)。本文以開(kāi)源的嵌入式操作系統(tǒng)RTEMS為例,分析了嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理所面臨的問(wèn)題,研究了其底層實(shí)現(xiàn)的解決方案。一般的嵌入式系統(tǒng)中最基本的內(nèi)存

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