ucos内存的动态分配
ucos-ii嵌入式操作系统复习选择题
01、删除任务，是说任务将返回并处于（），任务的代码不再被µC/OS-II调用。
【A】休眠状态【B】等待状态【C】就绪态【D】中断状态02、任务一旦建立，这个任务就进入了（）【A】睡眠状态【B】等待状态【C】就绪态【D】运行态03、µC/OS-II中，下列哪个系统函数不能够引起任务调度（）【A】OSStart（）【B】OS_TASK_SW（）【C】OSTaskSuspend（）【D】OSTaskResume（）04、任务是一个无返回的无穷循环，µC/OS-II总是进入就绪态的（）的任务【A】最高优先级【B】最低优先级【C】第二高优先级【D】任意优先级05、ANSI C中，可以用malloc()和free()两个函数动态地分配和释放内存，下面关于这两个函数，说法正确的是（）【A】嵌入式实时操作系统中，调用这两个函数却是安全的【B】多次调用这两个函数，不会产生大量内存碎片【C】malloc()和free()函数的执行时间是确定的【D】可能使得内存无法再分配使用06、以下哪个部分不属于µC/OS-II的任务的组成部分()【A】函数【B】任务堆栈【C】任务控制块【D】线程07、当＿＿＿时由运行状态转为就绪状态？()【A】任务的CPU使用权被剥夺【B】等待某一事件的运行【C】任务获得了CPU的使用权【D】任务响应中断申请08、μCOS-II操作系统不属于（）。
【A】RTOS【B】抢占式实时操作系统【C】分时操作系统【D】嵌入式实时操作系统09、对于μCOS-II操作系统，以下说法不正确的是（）【A】任务可以有类型说明【B】任务可以返回一个数值【C】任务可以有形参变量【D】任务是一个无限循环10、在μC/OS-II系统中，OSTimeTick（）函数只被以下（）函数或过程所调用。
【A】OSTickISR【B】OSShed【C】OSCtxSw【D】OSIntCtxSw11、下面临界区概念论述正确的是（）【A】临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段程序代码【B】临界区是指进程中用于实现进程同步的那段程序代码【C】临界区是指进程中用于实现进程通信的那段程序代码【D】临界区是指进程中用于访问临界资源的那段程序代码12、多道程序设计是指()。
操作系统的内存分配算法
操作系统的内存分配算法操作系统的内存管理是计算机系统中一个重要的组成部分。
内存分配算法决定了如何合理地利用系统的内存资源，以达到高效、安全、稳定的运行。
本文将介绍几种常见的内存分配算法，包括首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法以及快速适应算法。
首次适应算法（First Fit Algorithm）首次适应算法是一种简单而常见的内存分配算法。
它从内存空闲列表的头部开始寻找第一个适合分配的内存块。
当找到满足要求的内存块后，将该块划分为两部分，一部分用于分配给请求的程序，另一部分保留为剩余空闲块。
这种算法的优点是分配速度较快，缺点是可能会导致内存碎片的产生。
循环首次适应算法（Next Fit Algorithm）循环首次适应算法是首次适应算法的一种改进版本。
与首次适应算法不同的是，循环首次适应算法从上一次分配的位置开始搜索空闲块，直到找到一个满足要求的内存块为止。
这样可以避免每次都从头开始搜索，提高了查找的效率。
同样，这种算法也可能导致内存碎片的产生。
最佳适应算法（Best Fit Algorithm）最佳适应算法是为了解决内存碎片问题而提出的一种分配算法。
该算法会在内存空闲列表中查找最小且能满足要求的空闲块，并将该块分配给请求的程序。
这样可以尽量充分利用内存资源，减少内存碎片的产生。
但是，最佳适应算法的缺点是分配速度相对较慢，因为需要遍历整个内存空闲列表。
快速适应算法（Quick Fit Algorithm）快速适应算法是一种综合了首次适应算法和最佳适应算法的策略。
它将内存空闲列表分成了多个不同大小的链表，每个链表分别存储相应大小的空闲块。
当有程序请求内存时，快速适应算法会直接从对应大小的链表中查找可用的空闲块进行分配，以提高分配的速度。
这个算法在时间效率和空间效率上都较为出色，但是需要付出额外的存储开销。
总结不同的内存分配算法各有优缺点，选择合适的算法取决于具体的应用场景和系统需求。
首次适应算法和循环首次适应算法适用于内存分配需求频繁变化的场景。
嵌入式实时操作系统μCOS原理与实践1
4、文件管理：
对外存中信息进行管理的文件系统
关于μC/OS-II
•UCOSII 是一个可以基于ROM 运行的、可裁减的 、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性， 特别适合于微处理器和控制器，是和很多商业操作 系统性能相当的实时操作系统(RTOS)。为了提供 最好的移植性能，UCOSII 最大程度上使用ANSI C 语言进行开发，并且已经移植到近40 多种处理器 体系上，涵盖了从8 位到64 位各种CPU(包括DSP) 。
• 事件
两个任务通过事件进行通讯的示意图所示：
注释：任务1 是发信方，任务2 是收信方。任务1 负责把信息发送到 时间上，这项操作叫做发送事件。任务2 通过读取事件操作对事件进 行查询，如果有信息则读取，否则等待。读事件操作叫做请求事件。
事件控制块（ECB）
• 为了把描述事件的数据结构统一起来，UCOSII 使用叫做事件控制 块(ECB)的数据结构来描述诸如信号量、邮箱（消息邮箱）和消息 队列这些事件。事件控制块中包含包括等待任务表在内的所有有关 事件的数据，事件控制块结构体定义如下： • typedef struct { INT8U OSEventType; //事件的类型 INT16U OSEventCnt; //信号量计数器 void *OSEventPtr; //消息或消息队列的指针 INT8U OSEventGrp; //等待事件的任务组 INT8U OSEventTbl[OS_EVENT_TBL_SIZE];//任务等待表 #if OS_EVENT_NAME_EN > 0u INT8U *OSEventName; //事件名 #endif } OS_EVENT;
UCOSII中与任务相关的几个函数
1） 建立任务函数
ucos多任务调度的基本原理
ucos多任务调度的基本原理题目：ucos多任务调度的基本原理引言：在嵌入式系统中，任务调度是一个重要而复杂的问题。
为了实现多任务的并发执行，实时操作系统（RTOS）ucos提供了一种成熟而高效的多任务调度方案。
本文将介绍ucos多任务调度的基本原理，包括任务管理、任务优先级、时间片轮转和中断处理等方面，以帮助读者更好地理解和应用ucos。
一、任务管理在ucos中，任务是系统中最基本的执行单位。
ucos的任务管理分为任务创建、任务删除和任务切换几个步骤。
1. 任务创建：ucos通过函数OSTaskCreate来创建任务。
该函数包括了任务的入口函数、任务的堆栈大小和任务的优先级等参数。
在任务创建过程中，ucos为任务分配堆栈空间，并把任务插入到任务就绪表中。
2. 任务删除：当任务完成了它的工作或者不再需要执行时，可以通过函数OSTaskDel来删除任务。
任务删除时，ucos会释放任务占用的资源，并将任务从任务就绪表中移除。
二、任务优先级ucos支持任务的优先级调度，即不同优先级的任务有不同的执行顺序。
优先级越高的任务会先于优先级较低的任务执行。
1. 任务优先级范围：ucos的任务优先级范围是0到ucos最大任务数减1（通常为256）。
优先级为0的任务为最高优先级任务，优先级为ucos 最大任务数减1的任务为最低优先级任务。
2. 任务的优先级设置：任务的优先级可以在任务创建的时候通过函数OSTaskCreate来设置，也可以在运行时通过函数OSTaskChangePrio来修改。
3. 任务的优先级比较和切换：ucos将优先级比较和任务切换过程放在了任务调度中，当有多个任务就绪时，ucos会选择优先级最高的任务执行。
任务调度过程是由ucos内核中的调度器负责的。
三、时间片轮转在ucos中，为了保证不同优先级任务的公平性和实时性，采用了时间片轮转的调度算法。
1. 时间片：时间片是指任务在一次调度中执行的时间。
分配内存函数
分配内存函数
分配内存函数是指在程序中动态地分配内存空间的函数。
在C语
言中，常用的分配内存函数有malloc、calloc、realloc等。
1. malloc函数：malloc函数的原型为void *malloc(size_t size)，功能是分配size字节的内存空间，并返回该空间的起始地址。
这个函数不会对申请到的空间进行初始化。
2. calloc函数：calloc函数的原型为void *calloc(size_t nmemb, size_t size)，功能是分配nmemb个元素，每个元素大小为
size字节的内存空间，并返回该空间的起始地址。
这个函数会将申请
到的空间全部初始化为0。
3. realloc函数：realloc函数的原型为void *realloc(void
*ptr, size_t size)，功能是重新分配ptr指向的内存空间的大小为size字节，并返回新的空间起始地址。
如果ptr指向的空间大小不够，会开辟新的空间并将数据复制到新的空间中，如果大小足够则直接返
回原空间的地址，如果size为0则释放空间并返回NULL。
这些函数在申请内存空间时都可能导致内存分配失败，因此需要
用if判断申请空间是否成功。
例如：
```
int *p = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
if(p == NULL){
printf("分配内存失败");
exit(1);
}
```。
c语言动态分配内存函数
c语言动态分配内存函数C语言是一门很古老但依然强大的编程语言，作为一门底层语言，C语言与内存密不可分。
在C语言中，内存分配是一个非常重要的概念。
C语言提供了很多函数来进行内存管理，其中最为常用的便是动态分配内存函数。
本文将围绕动态分配内存函数来进行分步介绍。
1. malloc函数malloc函数是C语言中最为基本的动态分配内存函数，该函数会在堆内存中分配一块指定大小的内存块，并返回该内存块的首地址。
下面是malloc函数的基本语法：void* malloc(unsigned int size);其中，size参数表示要分配的内存块的大小，函数返回一个void型指针，该指针指向已分配的内存块的首地址。
使用malloc函数的方法如下所示：int* arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);该语句将在堆内存中分配一块大小为40字节（即10个int型变量所占用的内存）的内存块，并将arr指针指向该内存块的首地址。
2. calloc函数calloc函数与malloc函数类似，也是用于动态分配内存的函数。
但与malloc函数不同的是，calloc函数还会对分配的内存块进行初始化。
同时，calloc函数的语法也略有不同：void* calloc(unsigned int num, unsigned int size);其中，num参数表示要分配的内存块的数量，size参数则表示每个内存块的大小。
使用calloc函数的方式如下所示：int* arr = (int*)calloc(10, sizeof(int));该语句将在堆内存中分配一块大小为40字节（即10个int型变量所占用的内存）的内存块，并将该内存块中每个字节都初始化为0，并将arr指针指向该内存块的首地址。
3. realloc函数realloc函数是用于重新分配已经分配的内存块的函数。
该函数接受两个参数，第一个参数是原内存块的地址，第二个参数是新的内存块大小。
动态分区分配算法
动态分区分配算法动态分区分配算法是在计算机内存管理中使用的一种内存分配策略。
在动态分区分配算法下，内存被划分为多个大小不一的分区，每个分区可以用来存储不同大小的进程。
当一个进程需要内存时，系统会选择一个合适的分区来满足其需求。
动态分区分配算法有多种实现方式，常用的包括最先适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
最先适应算法（First Fit）是最简单和最常用的动态分区分配算法之一、该算法从内存起始位置开始查找合适的分区，一旦找到一个大小大于等于所需内存大小的空闲分区，就将该进程分配给这个分区并将分区大小减去所需内存大小。
这种算法的优点是实现简单、分区利用率高，但它可能会导致较小的分区被浪费掉，从而导致外部碎片的产生。
最佳适应算法（Best Fit）是另一种常用的动态分区分配算法。
该算法从所有空闲分区中选择一个大小最适合所需内存大小的分区来分配。
相比于最先适应算法，最佳适应算法能够更好地利用内存分区，减少外部碎片的产生。
然而，该算法的实现相对复杂，并且容易产生许多较小的空闲分区，导致分区利用率降低。
最坏适应算法（Worst Fit）是另一种动态分区分配算法。
该算法选择一个大小最大的空闲分区来分配给进程，这样可以留下更多较小的空闲分区，以备将来的进程使用。
然而，最坏适应算法可能会导致较大的分区被浪费掉，从而导致外部碎片的产生。
同样，该算法的实现也相对复杂，并且分区利用率相对较低。
动态分区分配算法的选择取决于特定的应用和场景。
最先适应算法在分配速度和分区利用率方面可能更优，但可能会产生较多的外部碎片。
最佳适应算法能够更好地利用内存分区，但实现复杂，容易产生较小的空闲分区。
最坏适应算法留下较小的空闲分区，但分区利用率较低。
因此，在选择动态分区分配算法时，需要权衡这些因素，并根据特定需求进行选择。
动态分区分配算法在现代操作系统中起着重要的作用，可以有效管理内存资源，提高系统的性能和效率。
同时，动态分区分配算法也是操作系统中的一个重要研究领域，不断有新的技术和算法被提出来优化内存管理，满足日益复杂的应用需求。
动态分区分配算法
动态分区分配算法动态分区分配算法是计算机在处理大型计算问题时分配内存的一种算法。
它由英国计算机科学家考克·拉伦斯（C. Alan Rees）和美国计算机科学家杰弗里·布朗（Geoffrey Brown）于1959年提出，发展到今天，仍然是当前计算机内存管理中应用最为广泛的算法之一。
据统计，它在数据处理和科学计算中应用最为广泛，比例达到90％以上。
动态分区分配算法建立在虚拟存储器系统于单一空间中的理论上，它会将虚拟存储器空间分割成多个区块，即所谓的“分区”，在这些“分区”中每一个“分区”被认为是一个独立的内存块，它可以被视作内存的一个物理分割实体。
确定分区个数以及每个分区的大小，称为分区的方法的决定步骤。
分区的决定步骤有固定分区、可变分区和动态分区等。
固定分区分配法要求在系统安装前确定程序分区的规模，在整个运行期间该规模是不变的，因此片面此法解决不了内存非连续性的问题。
可变分区分配法将内存空间分割成几个大小不等的可变尺寸的分区，这种算法的原理还是以空间的划分为两个分区，它有效解决了内存空间划分的非连续性问题，但受到固定分区的分配量的限制，因此它的可扩大性也有所限制。
动态分区分配算法可以根据运行时不断地选择最终分区的大小，以获得最优的内存分配方案，它扩展了计算机系统中内存空间的使用，同时能够满足多台机器大型程序精确分配内存大小的要求，它可以更好地充分利用计算机系统中的内存。
动态分区分配算法是一种比较强大的算法，它能够根据实际情况提供充分利用空间的储存形式，处理实时物理系统的大型问题，并在很大的程度上提高了工作效率，节约价值，以及满足多台机器大型软件应用程序的需要。
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图6 函数OSSemPut()流程图
2 动态内存的管理(续)
查询一个内存分区的状态
INT8U OSMemQuery( OS_MEM *pmem, OS_MEM_DATA *pdata ); // 待查询的内存控制块的指针 // 存放分区状态信息的结构的指针
OS_MEM_DATA结构如下：
typedef struct { void *OSAddr; void *OSFreeList; INT32U OSBlkSize; INT32U OSNBlks; INT32U OSNFree; INT32U OSNUsed; } OS_MEM_DATA; // 内存分区的指针 // 分区内内存块链表的头指针 // 内存块的长度 // 分区内内存块的数目 // 分区内空闲内存块的数目 // 已被分配的内存块的数目
例3
设计一个含有3个任务的应用程序，这3个任务分别是MyTask、YouTask和 HerTask。在应用程序中创建一个动态内存分区，该分区有8个内存块，每个内 存块的长度为6个字节。应用程序的任务YouTask和HerTask都在任务运行后请求 一个内存块，随后就释放它。任务MyTask也在任务运行后请求一个内存块，但 是要在任务MyTask运行6次后，才释放它所申请的内存块。 为了了解内存分区变化的情况，编写代码来观察分区头指针和已被使用内 存块的个数。
void main(void) { INT8U err; …… OsInit(); …… CommTxBuffer = OSMemCreate(CommTxPart,50，64，*err); …… OSStart(); 需要注意的是：应用程序在调用函数OSMemGet()时， } 应该事先知道该分区中内存块的大小，并且在使用该 内存块时不能超其长度，否则会引起灾难性的后果。 void MyTask( (void *)pdata ) 当应用程序不再需要该内存块时，必须及时将其释放。 { …… for(;;){ …… BlkPtr = OSMemGet(CommTxBuffer,&err); …… } }
*err=OS_MEM_INVALID_PART 返回空指针NULL
在内存控制块中 填写刚建立分区的信息
返回内存控制块指针pmem
yes
OSMemFreeList!= NULL?
no
yes
图4 函数OSMemCreate()流程图
返回
例1
建立一个含有50个内存块并且每块的长度为64字节的内存分区。试 写出主要代码。
图2 内存控制块与内存分区和内存块的关系2-有控制块时的分区
1.3 空内存控制块链表
uC/OS-II初始化时，会调用内存初始化函数OS_MemInit()定义并初始化一个空 内存控制块链表。 每当应用程序需要创建一个内存分区时，系统就会从空内存控制块链表中摘 取一个控制块，而把链表的头指针OSMemFreeList指向下一个空内存控制块；而 每当应用程序释放一个内存分区时，则会把该分区对应的内存控制块归还给空 内存控制块链表。
// 内存分区的指针(指向分区的起始地址) // 内存控制块链表的指针 // 内存块的长度 // 分区内内存块的数目 // 分区内当前可分配的内存块数目
内存
下一个内存块的指针 内存块1
下一个内存块的指针
内存块2
内存控制块OS_MEM
…… 下一个内存块的指针 …… 内存n
内 存 分 区
0
从图中可知，内存控制块的内 存分区指针OSMemAddr指向了 内存分区，内存分区中的各个 内存块又组成了一个单向链表， 内存控制块的链表指针 OSMemFreeList就指向了这个 单向链表的头。
2 动态内存的管理(续)
释放一个内存块
INT8U OSMemPut( OS_MEM *pmem, void *pblk );
进入 no 返回OS_MEM_INVALID_PMEM 链表头指针OSMemFreeList 指向释放的内存块 Pmem->OSMemNFree++ 返回OS_NO_ERR
// 内存分区的起始地址 // 分区中内存块的数目 // 每个内存块的字节数 // 错误信息
Addr != NULL?
yes
分区的内存块 至少有2块 每个内存块的 空间得至少能 存放一个指针
nblks > 1?
no
yes no
blksize >= sizeof(void*)?
*err=OS_MEM_INVALID_SIZE 返回空指针NULL
内存
内存块1 内存块2 内存块3 …… …… 内存块5
一 个 内 存 分 区
图1 内存控制块与内存分区和内存块的关系1-没有控制块时的分区
只有当把内存控制块与分区关联起来之后，系统才能对其进行相应的管理和 控制。它才是一个真正的动态内存区。
1.2 内存控制块OS_MEM的结构
内存控制块的结构：
图5 函数OSSemGet()流程图
例2
在例1的基础上写出任务MyTask请求一个内存块的代码。
OS_MEM INT8U INT8U INT8U *CommTxBuffer; CommTxPart[50][64]; err; *BlkPtr; // 定义内存分区指针 // 定义分区和内存块 // 定义内存块指针
0
共OS_MAX_MEM_PART个内存分区
图3 空内存控制块链表
在OS-CFG.H中定义的常数
2 动态内存的管理
创建动态内存分区
OS_MEM *OSMemCreate( void *addr, INT32U nblks, INT32U blksize, INT8U *err );
进入 no *err=OS_MEM_INVALID_ADDR 返回空指针NULL *err=OS_MEM_INVALID_BLKS 返回空指针NULL 自空内存控制块链表 取一个空内存控制块 将分区中的所有内存 块链接为单向链表
// 内存分区的指针 // 错误信息
使指针OSMemFrereList指 向新的链表头
pmem != NULL?
yes
内存分区尚 存在未被分 配的内存块
pmem->OSNMemFree>0?
yes Pblk=pmem->OSMemFreeList
将内存块链表的第一个块的 指针OSMemFrereList赋给了 指针pblk
OS_MEM INT8U INT8U *CommTxBuffer; CommTxPart[50][64]; err; // 定义内存分区指针 // 定义分区和内存块
void main(void) { INT8U err; …… OsInit(); …… CommTxBuffer = OSMemCreate( CommTxPart, 50， 64， *err …… OSStart(); } );
OSMemFreeList
OSMemAddr OSMemFreeList OSMemBlkSize OSMemNBlks OSMemNFree OSMemAddr OSMemFreeList OSMemBlkSize OSMemNBlks OSMemNFree OSMemAddr OSMemFreeList OSMemBlkSize OSMemNBlks OSMemNFree
应用程序在运行中为了某种特殊需要，经常需要临时获得一些内存空间。因 此作为比较完善的操作系统，必须具有动态分配内存的能力。 能否合理、有效的对内存进行分配和管理，是衡量一个操作系统品质的指标 之一。特别对于实时操作系统，应该保证系统在动态分配内存时，它的执行 时间必须是可确定的。
uC/OS-II改进了ANSI C用来动态分配和释放内存的函数malloc()和free()，使他 们可以对大小固定的内存进行操作，从而使函数malloc()和free()执行时间成为 可确定的，满足了实时操作系统的要求。
1.1 可动态分配内存的划分
在内存中划分一个内存分区与内存块的方法： INT16U IntMemBuf[5][10];
uC/OS-II要求同一个分区中内存块的字节 数必须相等，而且每个分区与该分区内存 块的数据类型必须相同。
注意：上面这个定义只是在内存中划分出了分区及内存块的区域，还不是一个真正的 可以动态分配的内存区！
内存的动态分配
3 Sept. 2008 Confidential
1
内存的动态分配
目标: 本章旨在介绍内存的数据结构及操作，通过本章的学习，应该掌握如 下知识： uC/OS-II对内存的分区及分块 描述内存块的数据结构-内存控制块 内存控制块与内存分区之间的关系 对内存的操作
1 内存控制块
uC/OS-II对内存进行两级管理：把连续内存分成若
干个分区，每个分区又分成若干个大小相等的内存块 来进行管理。 操作系统以分区为单位来管理动态内存，而任务以 内存块为单位来获得和释放动态内存。 内存分区及内存块的使用情况由内存控制块来记录。
在ANSI C中可以用malloc()和 free()两个函数动态地分配内存和 释放内存。但是，在嵌入式实时操 作系统中，多次这样做会把原来很 大的一块连续内存区域，逐渐地分 割成许多非常小而且彼此又不相邻 的内存区域，也就是内存碎片。由 于这些碎片的大量存在，使得程序 到后来连非常小的内存也分配不到
typedef struct{ void *OSMemAddr; void *OSMemFreeList; INT32U OSMemBlkSize; INT32U OSMemNBlks; INT32U OSMemNFree; }OS_MEM;
OSMemAddr OSMemFreeList OSMemBlkSize OSMemNBlks OSMemNFree
练习1
设计一个有两个任务的应用程序，其中一个任务用来进行两个随机数的加 法运算，另一个任务则用来显示结果，要求加法运算的和存放在动态内存中。