資料介紹
1. 實時系統(tǒng)內(nèi)存分配
實時系統(tǒng)分為硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。硬實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準時;軟實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)運行的越快越好,并不要求限定某一任務(wù)必須在多長時間內(nèi)完成。
可以看出動態(tài)內(nèi)存分配是絕對不能用于硬實時系統(tǒng)的,因為動態(tài)分配具有時間不確定性(分配時間與內(nèi)存塊數(shù)量有關(guān)),而且動態(tài)分配可能產(chǎn)生分配不成功的情況。所以對于硬實時系統(tǒng),只能采用靜態(tài)內(nèi)存分配方式。靜態(tài)分配是指在編譯或鏈接時將程序所需的內(nèi)存空間分配好,這樣不會出現(xiàn)分配失敗的情況。
其實對于大多數(shù)實時系統(tǒng)而言,內(nèi)存分配都是采用兩種方式的結(jié)合,即動靜結(jié)合的分配方式。
2. 動靜結(jié)合內(nèi)存分配的一種實現(xiàn)
對于整個內(nèi)存,把它分為4個部分,即中斷向量區(qū)、系統(tǒng)映射區(qū)、系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)和用戶內(nèi)存區(qū)。如圖1所示。
其中中斷向量表和系統(tǒng)映射區(qū)在編譯時已經(jīng)設(shè)定好,即采用靜態(tài)分區(qū)的方式。剩下的兩個部分可以按用戶要求配置。
2.1 系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)分區(qū)
對于整個系統(tǒng)內(nèi)存區(qū),還需要要進行分區(qū)操作,使它產(chǎn)生多個分區(qū),每個分區(qū)中內(nèi)存塊的大小相等,各個分區(qū)之間內(nèi)存塊大小不等。這樣來滿足多種內(nèi)存申請需求。
2.1.1 系統(tǒng)分區(qū)類結(jié)構(gòu)定義
系統(tǒng)建立了一個內(nèi)存塊結(jié)構(gòu),它由一個指向下一個內(nèi)存塊的指針構(gòu)成,因為系統(tǒng)使用單向鏈表來管理空閑內(nèi)存塊,所以必須用每個內(nèi)存塊的這個指針來讓所有的空閑內(nèi)存塊連成一個鏈表。

圖1 內(nèi)存劃分示意圖
結(jié)構(gòu)如下:
struct memblock
{
void * next;
};
對于內(nèi)存分區(qū),采用面向?qū)ο蟮姆绞?,這樣減少了全局變量的使用,同時提高了可操作性。系統(tǒng)建立了內(nèi)存分區(qū)類結(jié)構(gòu)。它包含了該分區(qū)的信號量、內(nèi)存區(qū)的起始地址、內(nèi)存塊大小、內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊鏈表和鏈表尾部等。類結(jié)構(gòu)定義如下:
class mempartition
{
private:
semphore s; //控制該內(nèi)存分區(qū)的信號量
public:
long *start; //塊起始位置
void *freeulist; //空閑內(nèi)存塊鏈表
void *tail; //空閑內(nèi)存塊鏈表尾部
int unitsize; //內(nèi)存塊大小
short unitnum; //內(nèi)存塊數(shù)量
short freeunum; //空閑內(nèi)存塊數(shù)量
mempartition(); //初始化鏈表、信號量
void *GetUnit(); //獲取內(nèi)存塊
void PutUnit(void *); //釋放內(nèi)存塊
};
因為每個內(nèi)存分區(qū)都是多任務(wù)共享的,每次只能有一個任務(wù)或中斷服務(wù)程序進入該內(nèi)存分區(qū),所以需要設(shè)置信號量來管理它,當然也可以采用關(guān)中斷的方式,關(guān)中斷可能導(dǎo)致中斷響應(yīng)延遲等問題,所以沒有采用這種方式。
實時系統(tǒng)分為硬實時系統(tǒng)和軟實時系統(tǒng)。硬實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準時;軟實時系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)運行的越快越好,并不要求限定某一任務(wù)必須在多長時間內(nèi)完成。
可以看出動態(tài)內(nèi)存分配是絕對不能用于硬實時系統(tǒng)的,因為動態(tài)分配具有時間不確定性(分配時間與內(nèi)存塊數(shù)量有關(guān)),而且動態(tài)分配可能產(chǎn)生分配不成功的情況。所以對于硬實時系統(tǒng),只能采用靜態(tài)內(nèi)存分配方式。靜態(tài)分配是指在編譯或鏈接時將程序所需的內(nèi)存空間分配好,這樣不會出現(xiàn)分配失敗的情況。
其實對于大多數(shù)實時系統(tǒng)而言,內(nèi)存分配都是采用兩種方式的結(jié)合,即動靜結(jié)合的分配方式。
2. 動靜結(jié)合內(nèi)存分配的一種實現(xiàn)
對于整個內(nèi)存,把它分為4個部分,即中斷向量區(qū)、系統(tǒng)映射區(qū)、系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)和用戶內(nèi)存區(qū)。如圖1所示。
其中中斷向量表和系統(tǒng)映射區(qū)在編譯時已經(jīng)設(shè)定好,即采用靜態(tài)分區(qū)的方式。剩下的兩個部分可以按用戶要求配置。
2.1 系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)分區(qū)
對于整個系統(tǒng)內(nèi)存區(qū),還需要要進行分區(qū)操作,使它產(chǎn)生多個分區(qū),每個分區(qū)中內(nèi)存塊的大小相等,各個分區(qū)之間內(nèi)存塊大小不等。這樣來滿足多種內(nèi)存申請需求。
2.1.1 系統(tǒng)分區(qū)類結(jié)構(gòu)定義
系統(tǒng)建立了一個內(nèi)存塊結(jié)構(gòu),它由一個指向下一個內(nèi)存塊的指針構(gòu)成,因為系統(tǒng)使用單向鏈表來管理空閑內(nèi)存塊,所以必須用每個內(nèi)存塊的這個指針來讓所有的空閑內(nèi)存塊連成一個鏈表。

圖1 內(nèi)存劃分示意圖
結(jié)構(gòu)如下:
struct memblock
{
void * next;
};
對于內(nèi)存分區(qū),采用面向?qū)ο蟮姆绞?,這樣減少了全局變量的使用,同時提高了可操作性。系統(tǒng)建立了內(nèi)存分區(qū)類結(jié)構(gòu)。它包含了該分區(qū)的信號量、內(nèi)存區(qū)的起始地址、內(nèi)存塊大小、內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊鏈表和鏈表尾部等。類結(jié)構(gòu)定義如下:
class mempartition
{
private:
semphore s; //控制該內(nèi)存分區(qū)的信號量
public:
long *start; //塊起始位置
void *freeulist; //空閑內(nèi)存塊鏈表
void *tail; //空閑內(nèi)存塊鏈表尾部
int unitsize; //內(nèi)存塊大小
short unitnum; //內(nèi)存塊數(shù)量
short freeunum; //空閑內(nèi)存塊數(shù)量
mempartition(); //初始化鏈表、信號量
void *GetUnit(); //獲取內(nèi)存塊
void PutUnit(void *); //釋放內(nèi)存塊
};
因為每個內(nèi)存分區(qū)都是多任務(wù)共享的,每次只能有一個任務(wù)或中斷服務(wù)程序進入該內(nèi)存分區(qū),所以需要設(shè)置信號量來管理它,當然也可以采用關(guān)中斷的方式,關(guān)中斷可能導(dǎo)致中斷響應(yīng)延遲等問題,所以沒有采用這種方式。
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