嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理

1、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展在不斷的進(jìn)行更新，為了適應(yīng)開(kāi)展快速的科技信 息 在對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候，就要傾注更多的精力，使其在功 能上能夠 滿(mǎn)足日益開(kāi)展的網(wǎng)絡(luò)需求。那么針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)， 在實(shí)際的應(yīng)用 過(guò)程中，涉及到對(duì)于內(nèi)存的管理方面的問(wèn)題，這將關(guān) 系到嵌入式系統(tǒng)對(duì) 于軟件運(yùn)行的效率和質(zhì)量問(wèn)題。所以程序的設(shè)計(jì) 人員要擁有很豐富的專(zhuān) 業(yè)知識(shí)，在思想理念上能夠跟得上國(guó)際的最 新趨勢(shì)，使得系統(tǒng)在使用的 過(guò)程中可以為我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造出更 大的成就，為我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息業(yè)的 開(kāi)展創(chuàng)造有利的環(huán)境。1 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，軟件硬件 可剪 裁，適應(yīng)

2、應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)功能、可靠性、本錢(qián)、體積、功耗嚴(yán)格 要求的專(zhuān) 用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、 嵌入式操作 系統(tǒng)以及用戶(hù)應(yīng)用軟件的局部組成。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè) 備的控制、監(jiān)視 和管理等功能，它通常嵌入在主要設(shè)備中運(yùn)行。2 嵌入式系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存分配的要求嵌入式系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的過(guò)程中，由于自身的科技含量比擬高 , 都 受到了相應(yīng)的限制條件。由于其本身是一種在資源上會(huì)受到限制 的系統(tǒng)， 所以這種系統(tǒng)的應(yīng)用相對(duì)于其他的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)于在內(nèi)存 上的使用標(biāo)準(zhǔn) 要相對(duì)嚴(yán)格一些。在資源和本錢(qián)上的受限，使得對(duì)于 這種系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在 研究的時(shí)候，程序開(kāi)發(fā)人員就要付出一定的精力 , 考慮到系統(tǒng)在使用的時(shí) 候

3、對(duì)于內(nèi)存的分配和使用上要做出合理的安 排。由此可知，對(duì)于這種系 統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，在對(duì)內(nèi)存的管理上一 直都是一個(gè)難題，它和別的比擬 常用的系統(tǒng)還有著不同。那么從大 體上來(lái)看，嵌入式系統(tǒng)在研發(fā)時(shí)主要 需要考慮到以下三方面的要求 :第一，實(shí)時(shí)性。要保證嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，那么要求盡可能快速 的分 配內(nèi)存。第二，可靠性。它是嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存管理機(jī)制的根本要求。第三，高效性。嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存是一種有限并且昂貴的資源。 故內(nèi) 存分配要盡可能的減少浪費(fèi)。3 內(nèi)存分配方式嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存管理方案大致可以分為兩大類(lèi) : 靜態(tài)分配和動(dòng) 態(tài)分 配。靜態(tài)分配的可用內(nèi)存大小在編譯或鏈接時(shí)確定， 系統(tǒng)初始化階段 預(yù)先 分配

4、好固定數(shù)量的內(nèi)存，用于存放所有需要使用的對(duì)象和數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)。程 序運(yùn)行時(shí)能且只能使用這些內(nèi)存空間。采用這種分配方案 的程序段，其 大小一般在編譯時(shí)就能確定。動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要向系統(tǒng)申請(qǐng)后獲得， 只有 在需 要的時(shí)候，才分配或釋放。4 內(nèi)存管理策略4.1 簡(jiǎn)單內(nèi)存管理模型在設(shè)計(jì)之初， 最簡(jiǎn)單直接的一種技術(shù)其實(shí)就是不管理， 即所有 靜 態(tài)分配在棧中、動(dòng)態(tài)分配在堆中的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這二者的分 配、釋 放，全交給編譯器、鏈接器和運(yùn)行時(shí)庫(kù)去完成，設(shè)計(jì)者只需 合理設(shè)置系 統(tǒng)棧、堆和任務(wù)棧。4. 2 靜態(tài)內(nèi)存分配方式在大多數(shù)情況下， 靜態(tài)分配普遍適應(yīng)于嵌入式系統(tǒng)， 因?yàn)樵诓僮?的過(guò) 程中，有

5、些程序段的應(yīng)用和狀態(tài)根本上都是固定不變的，所以 適應(yīng)性比 較強(qiáng)。在執(zhí)行程序之前， 靜態(tài)內(nèi)存實(shí)質(zhì)上就已經(jīng)進(jìn)行了， 有著比擬高的 運(yùn)行 效率; 對(duì)于內(nèi)存在需求上的狀況，在對(duì)其進(jìn)行編譯的時(shí)候就能夠 進(jìn)行準(zhǔn)確 的計(jì)算 ; 對(duì)于在內(nèi)存的分配上，所應(yīng)用的時(shí)間是比擬短的， 并且這些動(dòng)作 根本上都是固定不變的 ; 對(duì)于已經(jīng)分配完成的內(nèi)存，一 般情況下，是不進(jìn) 行歸還的，而且很少有碎片 ; 對(duì)于程序進(jìn)行的測(cè)試 也是比擬容易的，并且 有著很高的可靠性。以上這些優(yōu)點(diǎn)使得靜態(tài) 內(nèi)存的分配在很多標(biāo)準(zhǔn)要求 比擬高的系統(tǒng)中都能夠使用，如果一些 系統(tǒng)的要求特變高，對(duì)于在使用 中，一定不能夠出現(xiàn)延時(shí)或者是失 敗的分配現(xiàn)象產(chǎn)生的

6、話，那么靜態(tài)內(nèi) 存分配模式就可以很好的滿(mǎn)足 這些條件，在開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行編譯的時(shí)候， 就可以將這些需要的內(nèi)存 進(jìn)行分配。4. 3 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配方式對(duì)于靜態(tài)內(nèi)存分配來(lái)講， 主要注重的方面是效率和平安方面， 而 對(duì)于 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配來(lái)說(shuō)那么比擬注重于靈活性的掌握。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)的 內(nèi)存分配 模式下，對(duì)于內(nèi)存空間的要求，程序是在目標(biāo)的模塊在進(jìn) 行鏈接之前就 己經(jīng)分配完成的，在程序進(jìn)行工作的過(guò)程當(dāng)中，是允 許繼續(xù)附加一定的 內(nèi)存或者是在內(nèi)存的 ' 空間上進(jìn)行移開(kāi)工作的，也 就是說(shuō)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行分配 的工作不一定是要在程序運(yùn)行之前就要完成 的，在程序運(yùn)行期間也是可 以逐步的進(jìn)行分配的。這種做法在一定 程度上減

7、少了浪費(fèi)的情況，使得 很多不被使用的內(nèi)存不進(jìn)行分配， 對(duì)于內(nèi)存的總體需求降低了要求 ; 對(duì)于 設(shè)計(jì)的質(zhì)量來(lái)講有了很大的提 高，使系統(tǒng)在進(jìn)行編寫(xiě)的時(shí)候?qū)⒏拥暮?jiǎn) 單容易 ; 在程序運(yùn)行的過(guò)程 中對(duì)內(nèi)存進(jìn)行分配，這樣就在系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)的 時(shí)候減少了運(yùn)行的時(shí) 間。在對(duì)動(dòng)態(tài)內(nèi)存進(jìn)行分配的時(shí)候，程序員在對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)的過(guò)程 中， 可以全身心的將精力放在對(duì)于程序的設(shè)計(jì)上，而不需要對(duì)內(nèi)存 的分配問(wèn) 題傾注過(guò)多的精力。在程序和硬件系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)性不是特 別高的時(shí)候， 那么對(duì)于程序在進(jìn)行移植方面就有了很大的便利，比 如有一些系統(tǒng)不是 單純的為了嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，那么也可以將 其很容易的移植到嵌入 式系統(tǒng)當(dāng)中。如入

8、說(shuō)，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的 條件下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧在 一定的平臺(tái)使用下，為了到達(dá)一定的條 件，能夠在使用系統(tǒng)的時(shí)候更加 的靈活，在使用系統(tǒng)的時(shí)候，使得 其中的每一個(gè)功能之間都能夠進(jìn)行平 衡的選擇，那么這個(gè)系統(tǒng)就必 須可以適應(yīng)對(duì)于動(dòng)態(tài)內(nèi)存的分配。4.3. 1 內(nèi)存碎片內(nèi)存碎片是動(dòng)態(tài)分配， 尤其是直接在系統(tǒng)堆中分配的不分區(qū)方式 的主 要問(wèn)題。在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，屢次的分配和釋放內(nèi)存， 會(huì)把原來(lái) 很大的一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)域逐漸分割成許多小而且互不相鄰 的內(nèi)存區(qū)域， 也就是內(nèi)存碎片。內(nèi)存碎片主要有兩種：一種是數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)未用完它所分 配到的內(nèi)存塊所產(chǎn)生的內(nèi)部碎片 ; 另一種是兩個(gè) 己分配數(shù)據(jù)塊之間 的內(nèi)存由于太小而無(wú)法用于存儲(chǔ)任何東西