基于SEP6200的动态内存分配方法设计

摘要

随着计算机和电子技术的发展，嵌入式系统在交通，金融，医疗，通信等方面取得了广泛的应用。嵌入式设备与操作系统紧密相关，利用有限的硬件设备资源得到最大化的操作系统性能，是当今嵌入式领域的关键问题之一。本论文以操作系统为着眼点，通过改进操作系统中的关键组件——内存管理组件的性能，来尝试着解决这个问题。
　　 内存管理技术是指软件运行时操作系统对计算机内存资源的分配和使用的技术。Linux操作系统中使用了一种被称之为伙伴系统的内存分配系统。本文通过分析该内存分配系统的工作方式，找出了伙伴系统的缺陷，提出了相应的改进策略。并完成了对Linux操作系统内核中的原始内存分配函数的改进设计，实现了对伙伴系统无法处理的散落空闲内存页的分配。论文的主要内容包括相关数据结构的设计，和针对原始内存分配函数的改进部分的设计。论文的最后对改进的内存分配函数进行了性能测试并对测试结果进行了分析。
　　 从测试结果中可以发现，系统在使用了改进的内存分配函数以后，系统中的内存碎片数量降低。与Linux操作系统原始的内存分配函数相比，可申请内存总量提高了12.8％，达到了将嵌入式设备上有限的内存资源充分利用的目的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．1．1 内存管理与嵌入式系统

1．1．2 课题研究硬件平台

1．2 国内外研究现状

1．2．1 Linux操作系统的内存管理方法

1．2．2 国内外研究状况

1．3 研究内容与设计指标

1．3．1 本课题的主要内容

1．3．2 设计指标

1．4 论文组织结构

第二章 内存管理技术综述

2．1 内存管理单元

2．1．1 MMU与虚拟地址空间

2．1．2 SEP6200中的MMU

2．2 操作系统的内存管理方法

2．2．1 虚拟内存

2．2．2 内存分页机制

2．2．3 进程地址空间

2．2．4 写时拷贝

2．3 内存分配算法

2．3．1 基础分配算法

2．3．2 伙伴算法的缺点

2．4 本章小结

第三章 改进的内存分配系统的设计

3．1 基于现有的内存管理方法的改进策略

3．1．1 课题设计思路

3．1．2 Linux操作系统中所采用的伙伴内存分配系统

3．1．3 针对伙伴系统的改进策略

3．2 改进的内存分配方法所使用的数据结构

3．2．1 记录空闲内存链表结构与shadow_free_area

3．2．2 页描述符

3．2．3 内存管理区描述符

3．2．4 节点数据结构

3．3 改进的伙伴系统内存分配函数的实现

3．3．1 Linux内核中伙伴系统内存分配函数原型

3．3．2 改进的伙伴系统内存分配函数

3．4 本章小结

第四章 验证及结果分析

4．1 测试方法与环境

4．2 测试模型

4．3 验证结果以及分析

4．3．1 原始内存分配函数性能测试

4．3．2 改进后的内存分配函数性能测试

4．3．3 性能测试数据对比分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献