原创 Ucos学习之内存管理

 2011-8-1 19:50  5918 11 11 分类: MCU/ 嵌入式

一、相关背景知识

1)、高级语言中的内存管理：在Ｃ,C++中提供了malloc(), free(), new, delete方法用于用户程序的动态存储管理。这些方法，是在称为堆的存储区域中进行内存分配，一般由操作系统、编译器提供支持。基于动态存储分配的内存管理，需要解决由于多次内存分配时存存在的内／外部碎片问题。

外部碎片：指的是在动态存储分配中，多次分配使得在可分配的存储区域中存在一些很难再被分配的小的存储块。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　块１　　

　块N

如上图，在多次分配后，堆中存在多个块，其中存在一小块，对于其后的任何一次内存分配请求，该块由于太小而无法被分配。这样的块就称之为内部碎片。内部碎片，一般通过移动存储块，合并小的存储块为较大的存储块的存储紧缩方式进行。使的合并后的小存储块能够再次被利用。在89x86的虚拟存储管理中，提供了段式和页式的内存映射，可动态的改变映射表，实现存储地址的重新映射，而不需移动内存块.

内部碎片：一般指在基于固定存储块大小分配的方式中，因为每次只能分配固定大小的存储块，而应用代码实际并不需要申请到的全部空间。有一部分空间已分配但不会被应用代码使用。这也造成浪费。如下图所示：

存储管理，还包括缓存的管理。缓存只存在于cpu和外部存储之间的高速存储区域，用于调整的cpu处理与慢速的外设之间速度匹配。缓存一般是直接硬件相关的。

二、ucos的存储管理支持

　　1)、分区与块

Ucos为内存中存储块的动态分配提供了支持。不同于malloc(), free()，ucos的存储管理机制是基于固定大小存储块的分配与回收。对于任务而言，每次只能申请固定大小的存储块，因而不存在外部碎片的问题。

如上图所示，ucos将起始地址为Start address, 长为 len的存储区域称为分区( Partition ),在该分区中划分若干固定大小的块( block )。当任务从该分区请求获取内存空间时，必须以块为单位，不管用户是否需要额外的空间，还是块空间过大。对于块的大小，可由分区创建时设置。因而针对不同的应用，可以创建不同块大小的分区。

2)、分区、块相关的数据结构

针对上面提到的分区，由OS_MEM提供数据结构支持.

typedef struct {

void *OSMemAddr; // 上图中的Start Address

void *OSMemFreeList; // 用于链表的链接

INT32U OSMemBlkSize; // 上图中Block的大小，以字节计

INT32U OSMemNBlks; // 上图分区中总的Block数量

INT32U OSMemNFree; // 上图分区中空闲的Block数量

} OS_MEM;

如结构体各域所示，OS_MEM描述了一个分区的所有信息。

在ucos_ii.h中，有:

OS_EXT OS_MEM *OSMemFreeList;