基于異構(gòu)多核處理器的微內(nèi)核內(nèi)存管理機(jī)制的研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，以及單處理器所碰到的物理極限和功耗等無法逾越的障礙，以多核處理器為代表的先進(jìn)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸成為提高處理器性能的主要途徑。多核處理器在一個(gè)芯片中集成多個(gè)處理器核，這些核具有相同或不同的功能和結(jié)構(gòu)，以一種有效的方式集成在同一個(gè)芯片中。目前異構(gòu)多核嵌入式系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、資源利用率等方面存在著很多的問題，造成這些問題的主要原因有：
　?。?）在內(nèi)存分配方面，由于內(nèi)存分配模式多為申請-分配的傳統(tǒng)模式，使得一些任務(wù)可

2、能會長時(shí)間處于等待分配狀態(tài)，使得實(shí)時(shí)性要求較高的嵌入式系統(tǒng)的性能受到限制；
　?。?）在內(nèi)存碎片率方面，一方面由于分配給進(jìn)程的內(nèi)存塊較大，導(dǎo)致該內(nèi)存塊存在部分空間沒有被充分利用即內(nèi)部碎片的問題；另一方面由于任務(wù)申請的多樣性以及分配策略中的分配操作和釋放操作的不均衡，導(dǎo)致分散的、不可被利用的內(nèi)存塊增多即外部碎片的問題。為了進(jìn)一步提高異構(gòu)多核架構(gòu)下系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性以及對系統(tǒng)資源利用率的控制，本文從如下方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新：
　?。?）

3、針對內(nèi)存分配的效率問題，設(shè)計(jì)了基于歷史申請信息的預(yù)測分配內(nèi)存管理機(jī)制，該機(jī)制為了充分利用每個(gè)進(jìn)程對內(nèi)存空間申請的“歷史記錄”，將所有進(jìn)程對內(nèi)存的使用信息全都記錄在一張局部信息表中，利用蒙特卡洛預(yù)測理論，在進(jìn)程申請內(nèi)存空間時(shí)根據(jù)該表中的信息形成轉(zhuǎn)移概率矩陣，預(yù)測下一次內(nèi)存分配的概率，并計(jì)算下一次內(nèi)存分配大小，新增一個(gè)輕量級預(yù)測線程，在系統(tǒng)空閑時(shí)進(jìn)行分配并鏈接到預(yù)測鏈表的相應(yīng)位置；為了減少內(nèi)存分配時(shí)的任務(wù)等待時(shí)間，在內(nèi)存預(yù)測和申請過程中對預(yù)

4、測鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做適當(dāng)處理，設(shè)計(jì)了基于位圖的高速匹配策略，該匹配過程由系統(tǒng)中的輔助核協(xié)助完成。
　?。?）針對內(nèi)存碎片率的問題，設(shè)計(jì)了內(nèi)存聯(lián)合分配算法。該算法利用進(jìn)程歷史信息作為原始數(shù)據(jù)，預(yù)測下一次將要分配的內(nèi)存塊的大小，將其與當(dāng)前申請的內(nèi)存塊按照聯(lián)合的方法進(jìn)行合并，隨后一起分配給提出申請需求的進(jìn)程，以減少內(nèi)存塊的劃分次數(shù)，從而降低內(nèi)存碎片率、提高系統(tǒng)內(nèi)存空間利用率。
　　最后，設(shè)計(jì)了基于任務(wù)槽任務(wù)調(diào)度模型模擬多任務(wù)進(jìn)行內(nèi)存