OS-Ⅱ添加加载外部程序支持

足 新 的需 求 ， 考 文 献 ［ ］ 进 了 “ ／ Ｓ的 任 务 调 度 模 参 ５改 Ｃ０
引 言
嵌 入式 系统 是 一 个 专 用 的计 算 机 系统 ， 在 现 实 生 活 它
中有着 极 其 广 泛 的用 途 ， 到 飞机 、 宙 飞 船 ， 到各 种 手 大 宇 小 持设 备 （ 手 机 ） 都 是 嵌 入 式 系 统 的 具 体 应 用 。 可 以 说 ， 如 ， 嵌 入式 系 统 已 经 渐 渐 融 人我 们 的 生 活 ， 得 不 可 或 缺 。这 变 种 趋 势将 随着 物 联 网 的 推 广 变 得 更 加 明 显 。
① 通 过 函 数 Ｂ ｏ ｋ Ｄｅ ｃ获 取 块 描 述 符 的 地 址 ， ｌｃ Ｔｏ ｓ 将
１（ ０ 能分 配 最 大 ５ ２ＫＢ的 连 续 内 存 ） 用 Ｉ １ ， ＮＴ８ ｇ ｒ ｅ Ｕ ｏ ｄ ｒ表 示 链 表 的级 数 。Ｂ ＬＯＣ ＤＥＳ ＊ｄ ｓ— ｅ ｉ 示 块 描 述 Ｋ— Ｃ ｅ ｃ ｂ ｇｎ表 符 的首 地 址 。ｖ ｉ ＊ｂｏ ｋ ｅ ｉ 示 内 存 块 的 首 地 址 。 ｏｄ ｌｃ —ｂ ｇｎ表
Ａ ｌｏ，ａ ｈｇｈ ｅ ｆｃｅ ｃ ｅ ｏ ｙ ｍ ａ ａ ｎｇ ａ ｄ ａ ｌ ａ ｉ ｎ ｍ ｅ ｈｏ ｏ ｏ ａ ｍ ａ ｎ ｔ ｃ ｓｐ ｅ ｅ ｅ ｓ ｉ ｆｉｉｎ ｙ ｍ ｍ ｒ ｎ ｇｉ ｎ ｌｏｃ ｔｏ ｔ ｄ ｆ ｒｐｒ ｇｒ ｍ ｉ ｇｅａ ｄ ｓａ ｋ ｉ ｒ ｓ ｎｔ ｄ，ｈｕｇ ｌ ｘ ａｎ ｎ ｈ ｐ ｉａ ｅ ｙ ｅ ｐ ｄｉｇ ｔ ｅ ａ ｐｌｃ
载 外 部 可 执 行 程 序 支 持 ， 时 也 提 出一 种 内存 分 配 方 案 ， 同
以 实 现 为 程 序 映 像 和 栈 高 效 分 配 内存 。 由 于 目前 在 嵌 入
式 领 域 应 用 最 多 的处 理 器 为 ＡＲＭ 系列 ， 功 能 的 实 现 针 本 对 ＡＲＭ 平 台 。
—
图 １ 示 初始 化后 的内存 布局 （ 线表 示 不一 定存 在） 表 虚 。 ＧｅＢ ｏ ｋ ｔ ｌｃ ｓ函数 用 于 分 配 （ ＜ ＜ ｏ ｄ ｒ 个 连 续 的 内 存 １ ｒｅ） 块 。算 法 描 述 如 下 ： ① 检 查参 数 ｏｄｒ 否有 效 ， ｒｅ 是 无效 返 回 ｎ ｌ 有 效继 续 ； ｕｌ ， ② 检 查 ｏ ｄ ｒ 链 表 是 否 有 空 闲 内 存 ， 有 转 下 一 ｒｅ 级 没
协 议栈 、 ＧＵＩ文 件 系 统 等 ， 考 文 献 ［ ］ ＞ ／ Ｓ添 加 内 、 参 ３为 ＣＯ
存文件 系 统 ， 考 文 献 ［ ］ 参 ４ 为 ｃ ｏ ／ ｓ添加 基 于 Ｆ Ｔ 的 Ａ
Ｆａ ｈ文 件 系 统 ； 有 学 者 改 进 ￣ ／ ｌｓ 也 ｃ ｏｓ的 基 本 模 块 ， 满 以
ＢＬＯ ＣＫ
ＤＥＳＣ ＊ Ｂｌ ｃ Ｔ ｏ ｓ （ ｏｉ ｏ ｋ Ｄｅ ｃ ｖ ｄ＊ ｂｌ ｋ）； ｏｃ
—
ｖｏｄ Ｂｌ ｋ ｅ ｌ ｔ Ｉ Ｔ８ ｐｍ ｅ ，Ｉ Ｔ３２ ｉｅ ｉ ｏｃ Ｍ ｍ ｎｉ（ Ｎ Ｕ ｍ Ｎ Ｕ ｓｚ ）；
ｖｉ ｏｄ＊ Ｇｅ Ｂ ｏ ｋ （ ＮＴ８ ｏ ｄ ｒ ； ｔ ｌｃ ｓ Ｉ Ｕ ｒ ｅ ）
１ １ 数 据 结构 定 义 ．
实 现 该 内存 管 理 ， 要 一 些 全 局 变 量 和 数 据 结 构 定 需 义 。Ｉ ＮＴ８ ＊ｐ ｍ 指 向静 态 分 配 的 全 局 内存 。块 描 述 Ｕ ｍｅ 符的定义如下 ：
ｓｒ ｃ ｔ ｕ ｔＢＬＯ ＣＫ ｛ ＢＬＯ ＣＫ ＢＬＯ ＣＫ ＊ ｎｅ ｔ ｘ： ｐｒ ｖ； ｅ
泛的应用 。
１ 内存 分 配
“／ ｃ ｏｓ内核 实 现 的 内 存 分 配 方 案 支 持 多 种 大 小 的 内 存 块 ， 不 同大 小 内存 块 之 间独 立 管 理 ， 种 实 现使 用 不 方 但 这
Ｃ ０ｓ中 只实 现 了 操 作 系 统 的 一 些 基 本 功 能 （ 优 ／ 带 先 级 可 抢 占 的 进 程 管 理 和 一 个 比 较 简 单 的 内存 管 理 方 案 ） 这 是它 只有 几 千 行 代 码 的基 本 原 因 。正 因 为 如 此 ， ， 它
便， 不能 实 现 动 态而 高效 的 内 存 分 配 。本 文 提 出一 种 独 立 的 内存 管理 机 制 ， 以实 现 为 程序 映 像 和栈 高 效 分 配 内存 。
实 现 参考 了 Ｌｎ ｘ内 核 的分 区页 面 管 理 算 法 。将 全 ｉｕ ］ 局 内存 划 分 为 以 ５ ２字 节 为 单 位 的 块 ， 为 每 个 内存 块 建 １ 并
并 不适 用 于所 有嵌 人 式 应 用 ， 其 是 面 向高 端 的 应 用 。为 尤
了 拓 展 ｕ ＯＳ的 应 用 范 围 ， 多 改 进 措 施 被 提 出 。一 些 Ｃ／ 很 学 者 为 ｃ ｏｓ添 加 功 能 模 块 ， 拓 展 其 应 用 ， ＴＣＰ Ｉ ／ 以 如 ／Ｐ
立 描述 符 ， 过 描述 符 来 管 理 内存 块 。内 存 块 按 块 数 的 几 通 何 级数 组 织 成 多 级链 表 ， 第一 级 用 于 分 配 １ 块 ， 二 级 用 个 第 于 分 配地 址 连 续 的 ２ 块 ， 三 级 用 于 分 配 地 址 连 续 的 ４ 个 第 个块 ， 次类 推 。 由连 续 内存 块 的 首块 内 存 的 描 述 符 参 与 依
ＢＬＯＣＫ ＤＥＳＣ ＊ｄ ｓ ｅｃ
— —
ｌｔ １］ 于 链 接 多 级 链 表 。 ｉ ［ １用 ｓ
ｔ ｎ ｒｎ ｅｏ Ｃ／ ｉ ａ ｇ ｆｕ ＯＳ，ｅｐ ｃａｌ ｏ ｄ ａ ｃｄ ｅ ｅ ｄ ｄｓ ｓｅ ． ｏ ｓ ｅｉｌ ｆｒａ ｖ ｎ ｅ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍｓ ｙ Ｋ ｙｗｏ ｄ ：￣ ＯＳ；ｅ ｅ ｄ ｄｓ ｓｅ ；ＡＲＭ ；ｍｅ ｒ ｌ ｃ ｔ ｎ；ｐ ｏ ｒ ｍ ｏ ｄｎ ｅ ｒｓ ， Ｃ／ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍ ｍｏｙ ａｌ ａｉ ｏ ｏ ｒ ｇ ａ ｌａ ｉｇ
Ｏ
Ｉ ＮＴ ８ ｏ ｄ ｒ； Ｕ ｒ ｅ
１
｝ ；
ｔ ｐ ｄｅ ｓ ｒ ｔ ｙ ｅ ｆ ｔ ｕｃ ＢＬＯＣＫ ＢＬＯ ＣＫ
ＤＥＳＣ ；
２
—
３
—
ＢＬＯＣＫ
ＤＥ Ｃ 表 示 内 存 块 Ｓ
描述符 ， 个 内存 块 都 有 一 个 内 每
存 描 述 符 ， 且 从 前 到 后 一 一 对 并
用 范 围 ， 其是 面 向 高 端嵌 入 式应 用 。 尤 关 键 词 ： Ｃ ＯＳ； 入 式 系 统 ； ｕ ／ 嵌 ＡＲＭ ； 存 分 配 ； 序 加 载 内 程
中 图分 类 号 ：ＴＰ １ ３６
文献 标 识 码 ：Ａ
Ｅ ｔ ｒａ Ｐ ｏ ｒｍ ｏ ｄｎ ｕ ｃ ｉｎｆｒ￣ ｏｓ—Ｉ ｘｅ ｎ ｌ ｒ ｇ ａ Ｌ ａ ｉ Ｆ ｎ ｔ ｏ ｃ／ ｇ ｏ Ｉ
嵌 入式 系 统 的 一 个 比较 关 键 的 技 术 就 是 嵌 入 式 操 作
系 统 。 目前 常 用 的 嵌 入 式 操 作 系 统 有 Ｌｎ ｘ “ ／ ｌ 、 ｉｕ 、 Ｃ ＯＳ２ ］ ＷｉＣ Ｖｘ ｒ ｓ Ｓ ｍｂａ ｎ Ｅ、 Ｗｏ ｋ 、 ｙ ｉｎ等 ， 中 ￣ ｏｓ以 其 开 放 源 其 ｃ／ 码 、 效 而 小 巧 ， 时 又 兼 具 实 时 性 等 特 点 得 到 了 比 较 广 高 同
图 １ 初 始 化 后 的 内存 布 局
Ｆ ｅＢｏｋ ｒｅ ｌｃ ｓ函 数 用 于 释 放 指 定 地 址 处 开 始 的 （ ＜ ＜ １
ｏ ｄ ｒ 个 连 续 的 内存 块 。 该 函数 是 实 现 高 效 内存 分 配 的 ｒ ｅ） 关 键 ， 了保 证 内存 不 会 被 分 得 过 碎 ， 要 迭 代 检 查 释 放 为 需 内存 是 否 可 以 同相 邻 的 内 存 合 并 （ 描 述 符 ｏ ｄ ｒ字 段 是 看 ｒｅ 否 相 同） 。算 法 描 述 如 下 ：
为 ￣ ／ ｃ ｏｓ—Ｉ 添 加 加 载 外 部 程 序 支 持 Ｉ
蔡 富 强 郭 兵 。 艳 ， 沈
（． 川 大 学 计 算 机 学 院 ， １四 成都 ６ ０ ６ ；２ 电 子科 技 大 学 ） １０５ ．
摘 要 ：针 对 ｕ ／ ｃ ｏｓ不 支持 加 载 和运 行 外部 可执 行 程 序 的缺 陷 ， 出 了一 套 应 用 于 ｕ ｏｓ操 作 系统 的 程序 加 载 方 案 。 同 提 ｃ／ 时， 为保 证在 为 程序 映像 和 栈 分 配 内存 时 的 高 效性 ， 提 出 了一 种 内存 管 理 与 分 配 方 案 。这 极 大 地 拓 展 了 ｕ ／ 也 Ｃ ＯＳ的 应
１ 《 辛＠ｅｔｔｎ 告 用 ｄ ｍｎＣ．（ 专 ） ｖ ｓ．￣ 广 ｅＯｏ １
链 表链 接 。将 实 现 下 面 几个 函数 ， 具体 描 述 见 １ ２小 节 。 ．
ｖｏｄ ＊ Ｄ ｅ ｃ Ｂ１ ｋ（ ｉ ｓ Ｔｏ ｏｃ ＢＬ０ＣＫ ＤＥＳ ＊ ｄｅ ｃ Ｃ ｓ ）；
Ｃａ ｑ ａ ｇ Ｇｕ ｎ Ｓ ｎ Ｙａ ｉ Ｆｕ ｉ ｎ ， ｏ Ｂｉ ｇ ， ｈｅ ｎ
（ ． Ｄ ｅ ａ ｔ ｅ ｍ ｐｕｔｒ Ｓｃｅ ｅ， ｃ ａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ， １ ｐ ｒ ｍ ｎｔｏｆＣｏ ｅ ｉｎｃ Ｓｉｈｕ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ Ｃｈｅ ｎｇｄ １ ６５， ｕ ６ ００ Ｃｈｉ ｎａ； ２． Ｕ ｎｉｅ ｓｔ ｆＥｌｃ ｒ ｉ ｉｎ ｅ ａ ｃ ｏ ｏ ） ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｔｏｎｃ Ｓｃｅ ｃ ｎｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇｙ
应 。ｎ ｘ 和 ｐ ｅ ｅｔ ｒｖ用 于 多 级 链 表 的
ｉ个 （ ｎ
链 接 ；ｒ ｅ ｏ ｄ ｒ的最 高 位 表 示 该 连 续 的 内存 块 序 列 是 否 被 使 用 ， 余 其
位 表示 所 属 链 表 级 数 。链 表 级 数 根 据 全 局 内存 大 小 自动 调 整 ， 嵌 入 式 应 用 中一 般 不 超 过 在