【摘要】：隨著多媒體信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品智能化趨勢的加強(qiáng),嵌入式系統(tǒng)得到越來越廣泛和深入的應(yīng)用。在航空航天、工業(yè)控制、醫(yī)療等重要領(lǐng)域中,嵌入式系統(tǒng)的安全性和可靠性顯得尤為重要。內(nèi)存管理技術(shù)的研究對保證嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲的安全性和可靠性具有重要意義。動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的基本任務(wù)就是有效地對動(dòng)態(tài)內(nèi)存進(jìn)行分配和回收,并同時(shí)保證系統(tǒng)的快速性、可靠性和穩(wěn)定性。 ARTs-OS是微內(nèi)核搶占式嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),在對ARTs-OS內(nèi)核的內(nèi)存管理模塊研究基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究動(dòng)態(tài)存儲分配算法(DSA),這也是提高嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。ARTs-OS系統(tǒng)中使用的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配算法有Slab算法,適合對內(nèi)核堆小塊內(nèi)存的分配和釋放;還有伙伴算法,用于對頁面的管理,大塊內(nèi)存的分配和釋放。通過對常用DSA算法的比較,得出TLSF(Two-Level Segregated Fit)算法是性能最優(yōu),且滿足嵌入式RTOS的需求,該算法在分配和釋放的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)。通過對TLSF的研究,提出改進(jìn)的TLSF算法的方案,改進(jìn)的TLSF算法對TLSF的優(yōu)化在于結(jié)合了先進(jìn)先出和后進(jìn)先出兩種策略,盡量不切分整塊的內(nèi)存,而選擇釋放后合并的塊進(jìn)行切分。 在介紹了改進(jìn)的TLSF算法之后,給出在算法實(shí)現(xiàn)過程中所運(yùn)用到的優(yōu)化策略。最后編寫測試任務(wù)對內(nèi)存管理模塊進(jìn)行性能測試,對TLSF算法,改進(jìn)TLSF算法以及系統(tǒng)原有的伙伴算法進(jìn)行比較,給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對各算法分配響應(yīng)時(shí)間、釋放響應(yīng)時(shí)間還有內(nèi)碎片的情況進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)證明,改進(jìn)的TLSF算法比TLSF算法有所改進(jìn),而且比原系統(tǒng)的伙伴算法性能更優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP333.1
【圖文】：

（Simple Segregated Storage）如果取得的內(nèi)存塊比）。這種算法的優(yōu)點(diǎn)是不用在每個(gè)空閑塊都加頭結(jié)點(diǎn)一組同樣大小塊的頭結(jié)點(diǎn)。還有一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)就快，為 O（1）時(shí)間復(fù)雜度。egregated Fit）。這個(gè)算法使用一組空閑鏈表，每一當(dāng)請求分配某一大小的內(nèi)存塊時(shí)，在相關(guān)大小類中搜塊。搜索可以采取最先匹配原則。當(dāng)取得的塊比請求足請求。配方案，合并可能會增加時(shí)間。當(dāng)一個(gè)內(nèi)存塊要釋放空閑鏈表。顯然地，使用 knuth 的邊界標(biāo)簽技術(shù)，

2）分界標(biāo)簽。許多分配算法都支持合并，并使用 boundary tags（k空閑的區(qū)域。分界標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖如 2-2 所示，每一個(gè)內(nèi)存塊都有并都存儲內(nèi)存塊的大小和是否空閑信息。當(dāng)一個(gè)內(nèi)存塊被釋放時(shí)個(gè)內(nèi)存塊的尾結(jié)點(diǎn)看是否是空閑的，如果是空間的，則可以合并下一個(gè)內(nèi)存塊的頭結(jié)點(diǎn)看是否空閑。如果鄰近的內(nèi)存塊是空閑的大的內(nèi)存塊。使用邊界標(biāo)簽是為了兩個(gè)重要功能：一是兩個(gè)相鄰被結(jié)合成一個(gè)更大的塊，方便合并，減少外碎片；二是使所有的知塊開始向前或向后的方向被遍歷。外，使用分界標(biāo)簽要避免溢出，有一個(gè)簡單的優(yōu)化可以避免溢出塊被使用，則尾結(jié)點(diǎn)不需要。僅僅是標(biāo)志位 flag 需要，用來標(biāo)識被合并。當(dāng)內(nèi)存塊被釋放時(shí)，僅僅是頭結(jié)點(diǎn)有用，可以用來合并[1

3 ARTs-OS 的內(nèi)存管理系統(tǒng)RTs-OS 是實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的一個(gè)微內(nèi)核搶占式嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。容是圍繞課題組項(xiàng)目——ARTs-OS 操作系統(tǒng)移植展開的，該項(xiàng)目OS 從 S3C2410 開發(fā)板到 AT91rm9200 開發(fā)板的移植。本文主要在足OS 內(nèi)核的基礎(chǔ)上，主要研究內(nèi)存管理模塊，并針對該模塊對內(nèi)存分配釋出性能更優(yōu)的內(nèi)存管理方案。ARTs-OS 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)RTs-OS 采用現(xiàn)代微內(nèi)核設(shè)計(jì)思想和模塊結(jié)構(gòu)，分為四個(gè)層次：硬件L）、實(shí)時(shí)微內(nèi)核層、系統(tǒng)服務(wù)層和用戶接口層，支持動(dòng)態(tài)裁剪和系統(tǒng)配置OS 體系結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2757663