基于BWDSP104X系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)存管理和上下文切換的實(shí)時(shí)性研究.pdf

1、隨著個(gè)人消費(fèi)類電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、通信以及國防領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的靈活性和功能性有了更高的要求。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以其具有多任務(wù)管理能力、可剪裁性、可配置、低功耗、高實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。為了在嵌入式系統(tǒng)巾支持多任務(wù)管理的功能，需要操作系統(tǒng)提供多任務(wù)管理能力，多任務(wù)的切換過程會(huì)發(fā)生上下文切換操作。為了降低系統(tǒng)中任務(wù)切換時(shí)的開銷，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)需要有一個(gè)快速的上下文切換機(jī)制。此外，為了滿足嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)`活性

2、和功能性的需求，嵌入式操作系統(tǒng)需要提供具有靈活性的內(nèi)存管理機(jī)制----動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理，同時(shí)要克服動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理在實(shí)時(shí)性方面的缺點(diǎn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴為了滿足項(xiàng)目對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，我們?yōu)镽TEMS操作系統(tǒng)增加了一個(gè)具有實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理器，該管理器基于TLSF(Two-level Segregated Fit)算法。首先，我們對(duì)TLSF算法進(jìn)行靜態(tài)分析，從其內(nèi)存分配和回收的代碼上分析其時(shí)間復(fù)雜度;之后，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比基于TL

3、SF算法的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理器和RTEMS操作系統(tǒng)中原來的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理器在內(nèi)存分配和釋放操作上的時(shí)間性能和碎片率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于TLSF算法的動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理器比RTEMS中的內(nèi)存管理器具有更好的時(shí)間性能和更低的碎片率。⑵在BWDSP104X系統(tǒng)中上下文相關(guān)寄存器的數(shù)量高達(dá)1303個(gè)，我們?cè)谕瓿蒖TEMS操作系統(tǒng)在BWDSP104X設(shè)備上的移植之后，為了提高系統(tǒng)上下文切換的性能，通過對(duì)BWDSP104X系統(tǒng)的上下文切換的時(shí)間進(jìn)行建模，利用BW

4、DSP104X系統(tǒng)提供的雙數(shù)據(jù)通路和對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有并行訪問的特性，提出了一種上下文切換的優(yōu)化方法——雙數(shù)據(jù)通路上下文切換方法(Context Switchingvia Dual Data Paths，CSDDP)。CSDDP方法將任務(wù)上下文相關(guān)的寄存器組分為兩部分，分別保存在可以并行訪問的內(nèi)存中，通過BWDSP104X系統(tǒng)的雙數(shù)據(jù)通路并行存取這兩部分的內(nèi)容。最后，將CSDDP方法在RTEMS操作系統(tǒng)中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行結(jié)果表明，在BWDS