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時性研究.pdf

1、隨著個人消費類電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、通信以及國防領域的發(fā)展，對嵌入式實時系統(tǒng)的靈活性和功能性有了更高的要求。嵌入式實時操作系統(tǒng)，以其具有多任務管理能力、可剪裁性、可配置、低功耗、高實時性等優(yōu)點在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應用。為了在嵌入式系統(tǒng)巾支持多任務管理的功能，需要操作系統(tǒng)提供多任務管理能力，多任務的切換過程會發(fā)生上下文切換操作。為了降低系統(tǒng)中任務切換時的開銷，實時操作系統(tǒng)需要有一個快速的上下文切換機制。此外，為了滿足嵌入式應用領域?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)存管理機制----動態(tài)內(nèi)存管理，同時要克服動態(tài)內(nèi)存管理在實時性方面的缺點。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴為了滿足項目對系統(tǒng)實時性的要求，我們?yōu)镽TEMS操作系統(tǒng)增加了一個具有實時性的動態(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TLSF算法進行靜態(tài)分析，從其內(nèi)存分配和回收的代碼上分析其時間復雜度;之后，通過實驗對比基于TL

3、SF算法的動態(tài)內(nèi)存管理器和RTEMS操作系統(tǒng)中原來的動態(tài)內(nèi)存管理器在內(nèi)存分配和釋放操作上的時間性能和碎片率。實驗結果表明，基于TLSF算法的動態(tài)內(nèi)存管理器比RTEMS中的內(nèi)存管理器具有更好的時間性能和更低的碎片率。⑵在BWDSP104X系統(tǒng)中上下文相關寄存器的數(shù)量高達1303個，我們在完成RTEMS操作系統(tǒng)在BWDSP104X設備上的移植之后，為了提高系統(tǒng)上下文切換的性能，通過對BWDSP104X系統(tǒng)的上下文切換的時間進行建模，利用BW

4、DSP104X系統(tǒng)提供的雙數(shù)據(jù)通路和對存儲系統(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方法將任務上下文相關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)中進行了實現(xiàn)。運行結果表明，在BWDS