1. 實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)存分配

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)。硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)不僅要執(zhí)行無誤而且要做到準(zhǔn)時(shí)；軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)中各任務(wù)運(yùn)行的越快越好，并不要求限定某一任務(wù)必須在多長時(shí)間內(nèi)完成。

　　可以看出動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配是絕對不能用于硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)的，因?yàn)閯?dòng)態(tài)分配具有時(shí)間不確定性（分配時(shí)間與內(nèi)存塊數(shù)量有關(guān)），而且動(dòng)態(tài)分配可能產(chǎn)生分配不成功的情況。所以對于硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，只能采用靜態(tài)內(nèi)存分配方式。靜態(tài)分配是指在編譯或鏈接時(shí)將程序所需的內(nèi)存空間分配好，這樣不會(huì)出現(xiàn)分配失敗的情況。

　　其實(shí)對于大多數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言，內(nèi)存分配都是采用兩種方式的結(jié)合，即動(dòng)靜結(jié)合的分配方式。

　　2. 動(dòng)靜結(jié)合內(nèi)存分配的一種實(shí)現(xiàn)

　　對于整個(gè)內(nèi)存，把它分為4個(gè)部分，即中斷向量區(qū)、系統(tǒng)映射區(qū)、系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)和用戶內(nèi)存區(qū)。如圖1所示。

　　其中中斷向量表和系統(tǒng)映射區(qū)在編譯時(shí)已經(jīng)設(shè)定好，即采用靜態(tài)分區(qū)的方式。剩下的兩個(gè)部分可以按用戶要求配置。

　　2.1 系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)分區(qū)

　　對于整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)，還需要要進(jìn)行分區(qū)操作，使它產(chǎn)生多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)中內(nèi)存塊的大小相等，各個(gè)分區(qū)之間內(nèi)存塊大小不等。這樣來滿足多種內(nèi)存申請需求。

　　2.1.1 系統(tǒng)分區(qū)類結(jié)構(gòu)定義

　　系統(tǒng)建立了一個(gè)內(nèi)存塊結(jié)構(gòu)，它由一個(gè)指向下一個(gè)內(nèi)存塊的指針構(gòu)成，因?yàn)橄到y(tǒng)使用單向鏈表來管理空閑內(nèi)存塊，所以必須用每個(gè)內(nèi)存塊的這個(gè)指針來讓所有的空閑內(nèi)存塊連成一個(gè)鏈表。

　　結(jié)構(gòu)如下:

　　struct memblock

　　{

　　void * next;

　　};

　　對于內(nèi)存分區(qū)，采用面向?qū)ο蟮姆绞剑@樣減少了全局變量的使用，同時(shí)提高了可操作性。系統(tǒng)建立了內(nèi)存分區(qū)類結(jié)構(gòu)。它包含了該分區(qū)的信號(hào)量、內(nèi)存區(qū)的起始地址、內(nèi)存塊大小、內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊數(shù)量、空閑內(nèi)存塊鏈表和鏈表尾部等。類結(jié)構(gòu)定義如下：

　　class mempartition

　　{

　　private:

　　semphore s; //控制該內(nèi)存分區(qū)的信號(hào)量

　　public:

　　long *start; //塊起始位置

　　void *freeulist; //空閑內(nèi)存塊鏈表

　　void *tail; //空閑內(nèi)存塊鏈表尾部

　　int unitsize; //內(nèi)存塊大小

　　short unitnum; //內(nèi)存塊數(shù)量

　　short freeunum; //空閑內(nèi)存塊數(shù)量

　　mempartition(); //初始化鏈表、信號(hào)量

　　void *GetUnit(); //獲取內(nèi)存塊

　　void PutUnit(void *); //釋放內(nèi)存塊

　　};

　　因?yàn)槊總€(gè)內(nèi)存分區(qū)都是多任務(wù)共享的，每次只能有一個(gè)任務(wù)或中斷服務(wù)程序進(jìn)入該內(nèi)存分區(qū)，所以需要設(shè)置信號(hào)量來管理它，當(dāng)然也可以采用關(guān)中斷的方式，關(guān)中斷可能導(dǎo)致中斷響應(yīng)延遲等問題，所以沒有采用這種方式。

　　2.1.2 系統(tǒng)分區(qū)的實(shí)現(xiàn)

　　通過Partition_Create()函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)存分區(qū)，函數(shù)定義為

　　int Partition_Create(mempartition *mp,unsigned int unum,unsigned int usize);

　　mp為創(chuàng)建的內(nèi)存分區(qū)，unum為該分區(qū)中內(nèi)存塊數(shù)量，usize為內(nèi)存塊大小。函數(shù)流程圖如圖2所示。

　　對于塊內(nèi)存的申請，采用c語言提供的malloc函數(shù)從內(nèi)存中申請。這對于程序設(shè)計(jì)者而言提供了極大的方便，對于系統(tǒng)分區(qū)不適合嵌入式應(yīng)用（該實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用于嵌入式設(shè)備中）需求的情況下，可以刪除該分區(qū)另外再建立。不過這樣做的情況應(yīng)該盡可能少，因?yàn)槎啻握{(diào)用malloc/free會(huì)產(chǎn)生較多的內(nèi)存碎片。在做設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡可能預(yù)先設(shè)定好分區(qū)數(shù)量和各個(gè)分區(qū)中內(nèi)存塊的數(shù)量和大小，盡管系統(tǒng)提供了重建分區(qū)的功能。

每個(gè)塊內(nèi)存的第一部分存儲(chǔ)該分區(qū)對象，其后才是各個(gè)內(nèi)存塊。在內(nèi)存塊空閑時(shí)，其內(nèi)部存儲(chǔ)了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的的指針。分配以后，該信息丟失，直接分配給申請者，這樣省掉了存儲(chǔ)每個(gè)內(nèi)存塊信息額外的RAM開銷。內(nèi)存釋放時(shí)，直接加到該分區(qū)空閑內(nèi)存鏈表的尾部，同時(shí)設(shè)定下一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存塊信息為NULL。這樣在多次分配與釋放后，內(nèi)存塊的位置會(huì)發(fā)生比較大的變化。

　　系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)全局鏈表 mempartion **partition_list 來存儲(chǔ)所有的內(nèi)存分區(qū)指針，該鏈表的長度可以動(dòng)態(tài)定義。也就是說分區(qū)的數(shù)量可以動(dòng)態(tài)定義。鏈表中的分區(qū)需要進(jìn)行排序，排序的標(biāo)準(zhǔn)是每個(gè)分區(qū)中內(nèi)存塊的大小，內(nèi)存塊小的分區(qū)排在前面，內(nèi)存塊大的排在后面。因?yàn)榉謪^(qū)采用首次適配的算法，排序以后可以減少內(nèi)存浪費(fèi)。