实时操作系统内存分配性能检测
嵌入式操作系统VxWorks的实时性能测试分析
２ ． ３ 实 时 性 能 测试 的流 程
然后在 中断服务输入代码程序 ，通过示波器 监 视 ，从 Ｐ ＯＲ Ｔ Ｅ脚 位 的信 号 下降 到 Ｐ ＯＲ Ｔ Ｂ脚 位 的信号上升 的时间间隔， 即为中断响应 时间，
完成实时性能测试 。
嵌入式 操作 系统 Ｖ ｘ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ的 实 时 性 能 测
计算机技术应用 ・ ｔ ｈ ｅ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
嵌入式操作系统 Ｖ ｘ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ的实时性 能测试分析
文／ 李 勇 华
析、动态储存器分配分析、测试覆盖分析、性 实时性 能测试是 设 计、考 核 个 实时操 作 系统性 能 的重要 环 节 ， 根 据 测 试 结 果 可 以 判 断 它 是 否能 够满足 实时应 用 的要 求。文 章 简单的介绍 了 Ｖ ｘ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ，探析 了 嵌入 式操 作 系统 Ｖ ｘ Ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ的 实 时 性能测试分析 ，以供参考 。
及 国 防 等 众 多领 域 中 。
பைடு நூலகம்
测试前内存配 置，内存 的配置 通常包括 四种模 进 而 导 致 ［ Ｒ Ｑ 中断被 处罚，在 Ｉ Ｒ Ｑ 的 中 断 服 式，即私有保护模 式、用 户 ／ 用户保护模 式、 务程序 中将 Ｐ ＯＲ Ｔ Ｂ端 口的信 号置 为高 电平 ， 用户 ／ 系统保护模 式、无保护模式 。
实时操作系统知识点
实时操作系统知识点1. 实时操作系统概念- 实时操作系统是一种专门为实时应用而设计的操作系统。
- 主要目标是确保系统能够在特定的时间限制内响应事件或数据,并及时完成相应的处理。
- 常见的应用包括工业控制系统、航空航天系统、军事系统等。
2. 实时系统的特点- 确定性(Determinism):系统能够在保证的时间内响应事件。
- 可响应性(Responsiveness):系统能够快速响应事件。
- 可靠性(Reliability):系统可以持续可靠地运行,不会因故障而停止服务。
- 容错性(Fault Tolerance):系统能够容忍某些类型的故障而继续运行。
3. 实时任务类型- 硬实时任务(Hard Real-Time Task):必须在严格的时间限制内完成,否则将导致系统失败。
- 软实时任务(Soft Real-Time Task):最好在规定时间内完成,但偶尔延迟也是可以接受的。
4. 调度算法- 静态优先级调度(Rate Monotonic Scheduling)- 最早截止时间优先(Earliest Deadline First)- 最短剩余时间优先(Shortest Remaining Time First)5. 中断处理- 中断是实时系统响应外部事件的主要机制。
- 中断处理程序必须快速响应,处理时间确定性。
- 中断优先级和嵌套中断的处理机制。
6. 同步与互斥- 任务之间的同步和互斥是实时系统中的关键问题。
- 常用机制包括信号量、互斥量、消息队列等。
7. 内存管理- 实时系统通常采用静态或基于分区的内存管理策略。
- 避免频繁的内存分配和回收,降低系统开销。
8. 可靠性和容错性- 实时系统需要具备高度的可靠性和容错性。
- 采用冗余设计、监控机制、错误检测和恢复等技术。
9. 实时操作系统示例- VxWorks、QNX、LynxOS、INTEGRITY、RT-Linux等。
以上是实时操作系统的一些关键知识点,涵盖了实时系统的基本概念、特点、任务类型、调度算法、中断处理、同步互斥、内存管理、可靠性和容错性等方面的内容。
操作系统内核内存分配算法的分析与性能评价
延迟时间确定
分 配和 回收速度快
不会产生太 多的细小碎 片
（ ）缺点 ２ 固定尺寸分配策略最明显的缺点是不 灵活。如 果
连续 内存分配 方法 的主要 优点是 简洁 ， 额外 开 销 也 比较低 ， 因为作业被装载在一个连 续的区域 ， 系统 在
如何 有效管理 、 合理 分 配、 用有限 而 昂贵 的 内存 资 使
源， 对提 升系统性能 ， 尤其是 内存的使用效率和进 程的
降。
运行速 度显得 尤为重要 。本文介绍 了内存分配 的一些
基本策略 ， 重点 阐述 了内存分配 中， 常见的几种 内核 内
存分配 的原理 ， 并对其性能进行了评述。
配策略 。
２１ 固定尺寸分 配策 略 ．
２ １１ 分配策略简介 ．．
２３ 连续内存分配 ．
２ ３ １ 分配策略 简介 ．． 连续 内存分配 是 一种静 态 的内存分 配 策略 ， 即在
固定尺寸 分配策 略的关 键在于 固定 ， 当申请 内 即 存 时， 系统 总是返 回・ 个 固定大 小 （ 常是 ２的指数 通 倍） 的内存空间 ， 管我们 实际需要 内存 的大小。 而不
定 长空间过 小 ， 则容易引起溢 出， 使整个系统在没 有任
内存储器是计算 机 中的重要 资源 ， 它们的访 问 对
何征兆的情况下崩溃。如果相对保守地配置系统 ， 扩
大定长 ， 又会 造成 内存 的浪 费 ， 系 统 的整体 性 能 下 使
频率和访问方式直接影响到整个系统的性能和效率。
一
发出的请求。来 自用户进 程页 的请 求 ， 由分 页 系统 交
处理。因 内核 内存管 理也 是对 内存进行 的操作 ， 也就
嵌入式系统嵌入式软件编程考试
嵌入式系统嵌入式软件编程考试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外部设备B. CPU、内存、操作系统C. CPU、内存、输入输出设备D. CPU、内存、通信接口2. 嵌入式系统中常用的操作系统是？A. Windows CEB. VxWorksC. Windows XPD. Linux3. 嵌入式软件编程中，中断服务程序的特点是什么？A. 高优先级B. 低优先级C. 由硬件自动触发D. 由软件手动触发4. 嵌入式系统中，实时性的含义是什么？A. 系统响应速度快B. 系统处理速度快C. 系统可靠性高D. 系统稳定性好5. 嵌入式系统中，任务调度算法中优先级最高的是？A. 先来先服务B. 最短作业优先C. 高优先级优先D. 时间片轮转6. 嵌入式系统中，存储器的地址映射方式有哪几种？A. 线性映射B. 页式映射C. 混合映射D. 非线性映射7. 嵌入式系统中，静态存储器和动态存储器的区别是什么？A. 静态存储器内容是固定的，动态存储器内容可以改变B. 静态存储器内容可以改变，动态存储器内容固定C. 静态存储器速度慢，动态存储器速度快D. 静态存储器速度块，动态存储器速度慢8. 嵌入式系统中，代码交叉平台移植的方式有哪几种？A. 汇编语言移植B. C语言移植C. 目标文件移植D. 可执行文件移植9. 嵌入式系统中，中断服务的程序入口地址通常保存在哪里？A. 寄存器B. 程序计数器C. 栈指针D. 数据栈10. 嵌入式系统中，嵌入式软件的调试方法主要有哪几种？A. 内部调试B. 外部调试C. 在线调试D. 离线调试11. 嵌入式系统主要由哪两部分组成？B. 操作系统和应用程序C. 中央处理器和存储器D. 输入输出设备12. 嵌入式系统的特点包括哪几个方面？A. 低成本、低功耗B. 高可靠性、高稳定性C. 可执行性、可扩展性D. 以上都是13. 嵌入式系统通常用于哪些领域？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 汽车电子D. 以上都是14. 嵌入式软件与普通软件的主要区别是什么？A. 嵌入式软件通常运行在特定的硬件平台上B. 嵌入式软件的代码长度通常较短C. 嵌入式软件的开发周期较短D. 嵌入式软件不需要调试器15. 嵌入式系统中常用的编程语言有哪些？A. C语言B. C++语言C. Java语言D. 以上都是16. 嵌入式系统开发中，常用的开发工具有哪些？A. 集成开发环境（IDE）B. 汇编语言C. 编译器17. 嵌入式系统设计时，考虑的主要因素有哪些？A. 性能B. 成本C. 可靠性D. 以上都是18. 嵌入式系统应用程序通常在哪种环境下运行？A. 嵌入式操作系统之上B. 普通操作系统之上C. 计算机系统之上D. 特定的硬件平台之上19. 嵌入式软件的调试方法与普通软件有何不同？A. 嵌入式软件的调试通常在宿主机上进行B. 嵌入式软件的调试可以使用专门的调试工具C. 嵌入式软件的调试过程通常更加自动化D. 嵌入式软件的调试不需要考虑兼容性问题20. 嵌入式系统的发展趋势是什么？A. 体积越来越小B. 功能越来越强大C. 价格越来越便宜D. 以上都是21. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外部设备B. CPU、内存、操作系统C. CPU、内存、输入输出设备D. CPU、内存、硬盘22. 嵌入式系统通常用于哪些场景？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 汽车电子D. 手机23. 嵌入式软件与普通软件的主要区别是什么？A. 嵌入式软件通常执行在实时环境中B. 嵌入式软件的代码长度通常较短C. 嵌入式软件的开发周期较短D. 嵌入式软件的运行速度较慢24. 嵌入式系统中常用的编程语言有哪些？A. CB. C++D. Java25. 嵌入式系统开发中，硬件描述语言（HDL）主要用于什么？A. 描述硬件结构B. 描述软件逻辑C. 描述系统行为D. 描述用户界面26. 嵌入式系统中的实时性是如何保证的？A. 采用优先级调度算法B. 采用时间片轮转调度算法C. 采用抢占式调度算法D. 采用内核级线程调度27. 嵌入式系统中的存储管理主要包括哪些方面？A. 内存分配B. 内存保护C. 内存映射D. 内存换页28. 嵌入式系统中的文件系统通常用于存储哪些类型的数据？A. 文本文件B. 二进制文件C. 配置文件D. 图形图像文件29. 嵌入式系统中的网络通信主要涉及哪些技术？A. TCP/IP协议B. UDP协议C. HTTP协议D. FTP协议30. 在嵌入式系统开发中，交叉平台开发工具的作用是什么？A. 提供代码级别的兼容性B. 提供硬件级别的兼容性C. 提供编译器优化D. 提供调试器功能31. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设B. CPU、内存、外部设备C. CPU、内存、操作系统D. CPU、内存、汇编语言程序32. 嵌入式系统中常用的编程语言有哪些？A. CB. C++D. Java33. 嵌入式系统软件开发环境通常包括哪些？A. 集成开发环境（IDE）B. 汇编器C. 连接器34. 嵌入式系统硬件平台主要分为哪几类？A. 微控制器B. 微处理器C. 微型计算机D. 特定应用平台35. 嵌入式软件通常采用哪种编程范型？A. 面向过程B. 面向对象C. 函数式编程D. 事件驱动36. 嵌入式系统应用程序通常在哪种目标平台上运行？A. PCB. 嵌入式设备C. 智能手机D. 服务器37. 嵌入式系统软件开发过程中，如何进行代码调试？A. 使用调试器B. 查看源代码C. 利用编译器错误提示D. 逐步跟踪38. 嵌入式系统中的实时性要求如何衡量？A. 响应时间B. 平均无故障时间（MTBF）C. 错误率D. 资源利用率39. 嵌入式系统通常采用的通信协议有哪些？B. UDPC. ICMPD. HTTP40. 嵌入式系统软件开发中，如何优化性能？A. 优化代码结构B. 使用更快的处理器C. 增加内存容量D. 采用更好的算法二、问答题1. 什么是嵌入式系统？请简要描述其特点。
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略引言实时系统是一种对时间要求严格的系统，它需要在规定的时间内完成任务。
而实时操作系统（RTOS）则是支持实时系统运行的核心。
由于实时操作系统的性能直接影响着实时系统的可靠性和稳定性，因此对其进行性能分析与性能优化至关重要。
一、实时操作系统性能分析在进行性能分析之前，我们需要明确一些基本概念和指标。
实时系统性能指标实时系统性能指标通常包括以下几个方面：任务响应时间、任务周期、任务完成率以及系统的负载情况。
在进行性能分析时，需要根据实际应用场景选择合适的指标来评估系统的性能表现。
性能分析工具为了对实时操作系统的性能进行分析，可以使用一些专门的性能分析工具。
例如，可以使用Tracealyzer对RTOS的任务调度情况进行可视化分析，通过分析任务的执行轨迹、任务等待时间等指标，可以全面了解系统的性能状况。
实时系统性能分析策略根据应用场景和需求，可采用不同的实时系统性能分析策略。
一种常见的策略是通过任务调度算法的优化来提高系统性能。
例如，可以使用优先级调度算法或者抢占式调度算法，合理分配任务的执行顺序，减少系统的响应时间。
二、实时操作系统性能优化性能优化是实时操作系统开发中的重要环节，下面将介绍一些常见的性能优化策略。
任务优化在实时系统中，任务的优化对整个系统的性能起着决定性的作用。
可以通过优化任务的执行顺序、减少任务的调度开销、降低任务的执行时间等手段来提高系统的性能。
内存优化内存管理是实时操作系统中的一个重要方面。
过多的动态内存分配和释放操作会增加系统的开销，影响实时性能。
因此，在实时操作系统的开发中，可以采用静态内存分配和对象池技术等方法，减少内存碎片和频繁的内存操作，提升系统的性能。
中断处理优化中断是实时操作系统中常用的一种机制，可以及时响应硬件事件。
中断处理函数的优化对实时系统的稳定性和性能起着重要作用。
可以通过合理设置中断优先级、减少中断处理中的耗时操作等手段来优化中断处理，提高系统的响应速度。
一文详解实时操作系统RTOS
根据实时性要求设计任务调度策略，如基 于优先级的调度算法。
设计任务通信机制
设计内存管理方案
确定任务间的通信方式，如信号量、消息 队列等。
根据系统资源需求设计内存管理方案，确保 实时任务的顺利执行。
编码实现阶段
编写实时操作系统内核
实现任务调度、任务通信、内存管理等核心功能。
编写实时任务代码
根据功能需求编写实时任务代码，确保满足实时性要求。
特点
高性能、可裁剪、微内核实时操作系统，支 持多任务处理和优先级调度。
优缺点
功能强大、稳定性好，但价格较高，且源代 码不开放。
μC/OS-II
开发者
Micrium
特点
基于优先级调度的抢占式实时内核， 可移植性好，源代码开放。
应用领域
嵌入式系统、智能仪表、医疗设备等 。
优缺点
结构简洁、易于理解和学习，但在某 些复杂应用场景下可能显得功能不足 。
3
随着物联网和嵌入式系统的发展，RTOS的应用 领域将一步扩大。
本文目的和结构
本文旨在详细介绍实时操作系 统（RTOS）的基本概念、特点
、应用领域和发展趋势。
文章将首先介绍RTOS的基本概 念和特点，然后分析RTOS的应
用领域和市场需求。
接着，文章将探讨RTOS的设计 原则和实现方法，包括任务调 度、内存管理、中断处理等方 面。
需求分析阶段
明确系统实时性要求
确定系统对实时性的具体需求，包括任务响应时间、任务执行时 间等。
分析系统功能需求
对系统需要实现的功能进行详细分析，划分功能模块。
评估系统资源需求
根据功能需求评估系统所需的硬件资源，如处理器、内存等。
系统设计阶段
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略(三)
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略一、背景介绍实时系统是一类对时间要求非常严格的系统，需要在特定的时间间隔内完成任务。
而实时操作系统（RTOS）被广泛应用于实时系统中，旨在满足任务的实时性需求。
然而，在实际应用中，面临着实时操作系统性能不足的问题，因此需要对其性能进行分析与优化，以提高系统的实时性能。
二、性能分析性能分析是指对实时操作系统的性能进行评估和分析。
可以通过以下几个方面来衡量实时操作系统的性能：1. 响应时间：即任务从开始执行到完成所需的时间。
响应时间过长会导致系统无法满足实时性要求，因此需要对任务的响应时间进行分析。
2. 任务调度算法效率：实时操作系统负责任务的调度，不同的调度算法对系统的性能产生影响。
因此，需要对调度算法进行分析，找出效率低下的算法，并进行优化。
3. 内存占用：实时操作系统会占用一定的内存资源，过高的内存占用会导致资源不足，使得系统性能下降。
因此，需要评估和优化实时操作系统的内存占用情况。
三、性能优化策略为了改善实时操作系统的性能，可以采取以下策略：1. 优化任务调度算法：任务调度算法是实时操作系统中的核心部分，直接决定了任务的执行顺序和调度策略。
可以通过改进调度算法，如最短剩余时间优先、最高优先级优先等，来提高实时系统的响应速度和资源利用率。
2. 减小任务切换开销：实时操作系统在多任务切换时会产生一定的开销，如上下文切换开销等。
可以通过减小任务切换的频率，优化任务切换的过程，来降低系统开销，提高性能。
3. 性能监控与调优：实时操作系统中，可以通过性能监控工具对系统运行时的性能数据进行采集和分析，以了解系统的瓶颈和性能问题，进而采取相应的措施进行调优。
4. 内存管理优化：实时操作系统在运行过程中需要管理和分配内存资源，可以优化内存管理算法，如动态内存分配和释放策略，减小内存碎片等，来提高内存利用率和系统性能。
5. 硬件优化：实时系统性能除了与软件有关，还与硬件设备的性能有关。
实时操作系统的关键实时性体系结构
实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统（RTOS）是专为在严格的时间限制内完成特定任务而设计的操作系统。
它们在许多关键领域中发挥着重要作用，如航空航天、医疗设备、工业自动化等。
本文将探讨实时操作系统的关键实时性体系结构，包括其定义、特性、以及实现实时性的关键技术。
一、实时操作系统的定义与特性实时操作系统是一种特殊的操作系统，它能够保证在规定的时间内完成对外部事件的响应和处理。
这种系统的主要特点是具有高度的可靠性和可预测性。
以下是实时操作系统的一些基本特性：1. 确定性：RTOS必须能够在确定的时间内完成任务的调度和执行。
2. 可预测性：系统的行为和性能应该是可预测的，以便用户可以依赖其在规定时间内完成任务。
3. 优先级调度：RTOS通常采用优先级调度算法，以确保高优先级的任务能够优先执行。
4. 任务间通信：RTOS提供了多种任务间通信机制，如信号量、消息队列和共享内存等，以支持任务之间的协调和数据交换。
5. 资源管理：RTOS需要有效管理有限的资源，如CPU时间、内存和I/O设备，以避免资源竞争和死锁。
6. 容错性：RTOS应该具备一定的容错能力，能够在出现错误时快速恢复，保证系统的稳定运行。
二、实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统的体系结构是实现其实时性的关键。
以下是一些核心的实时性体系结构组成部分：1. 内核设计：RTOS的内核是系统的核心，负责任务调度、资源分配和中断处理等。
内核的设计需要精简高效，以减少系统的响应时间。
2. 调度策略：调度策略是RTOS中最重要的组成部分之一。
常见的调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转调度（RR）和优先级调度等。
3. 任务管理：RTOS需要能够创建、调度和管理任务。
任务可以是周期性的，也可以是偶发的，RTOS需要能够根据任务的属性和优先级进行有效管理。
4. 中断处理：中断是RTOS响应外部事件的重要机制。
RTOS需要能够快速响应中断，并在中断服务程序中执行必要的任务切换。
几种嵌入式实时操作系统的分析与比较
⼏种嵌⼊式实时操作系统的分析与⽐较VxWorks、µClinux、µC／OS-II和eCos是4种性能优良并被⼴泛应⽤的实时操作系统。
本⽂通过对这4种操作系统的主要性能进⾏分析与⽐较，归纳出它们的选型依据和适⽤领域。
1 4种操作系统的介绍(1)VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是⽬前嵌⼊式系统领域中应⽤很⼴泛，市场占有率⽐较⾼的嵌⼊式操作系统。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独⽴、短⼩精悍的⽬标模块组成，⽤户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接⼝)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的⽤户接⼝，在核⼼⽅⾯甚⾄町以微缩到8 KB。
(2) µC／OS-IIµC／OS-II是在µC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌⼊式系统专家Jean J．Labrosse⽤C语⾔编写的⼀个结构⼩巧、抢占式的多任务实时内核。
µC／OS-II 能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点。
(3)µClinuxµClinux是⼀种优秀的嵌⼊式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字⾯意思看是指微控制Linux。
同标准的Linux相⽐，µClinux的内核⾮常⼩，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强⼤的⽹络功能、出⾊的⽂件系统⽀持、标准丰富的API，以及TCP／IP⽹络协议等。
因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要⼀定技巧。
(4)eCoseCos(embedded Configurable operating system)，即嵌⼊式可配置操作系统。
操作系统的性能监控与分析工具
操作系统的性能监控与分析工具所有的计算机系统都需要一个可靠的性能监控和分析工具，以保证系统运行的稳定性和高效性。
在操作系统中，性能监控和分析工具对于检测系统性能瓶颈、优化系统资源分配以及及时发现和解决系统故障非常重要。
本文将介绍几种主要的操作系统性能监控与分析工具，包括系统监视器、性能分析器和追踪工具等。
一、系统监视器系统监视器是一种常用的性能监控工具，用于实时监视和记录系统资源的使用情况。
系统监视器可以监控CPU的使用率、内存的使用情况、磁盘IO、网络流量等关键指标，帮助用户全面了解系统的运行状况。
Windows操作系统自带的任务管理器就是一种简单的系统监视器。
它提供了实时的CPU、内存和磁盘使用情况的图表展示，以及进程和服务的详细信息。
在Linux系统中，常用的系统监视器包括top、htop和nmon等工具，它们提供了更丰富的性能指标和定制化的显示选项。
二、性能分析器性能分析器是一种用于深入分析和诊断系统性能问题的工具。
它可以帮助用户找到系统性能瓶颈，并提供优化建议。
性能分析器通常可以分析CPU的使用情况、内存泄漏、磁盘IO性能、网络延迟等问题。
在Windows系统中，常用的性能分析器包括Windows Performance Monitor和Windows Performance Toolkit。
它们可以生成系统的性能报告，包括CPU利用率、内存使用情况、进程信息等。
对于Linux系统，perf和gprof是常用的性能分析工具，它们可以分析CPU使用情况、函数调用关系等。
三、追踪工具追踪工具是一种用于跟踪和记录系统运行轨迹的工具。
它可以捕获和分析系统中的各种事件，包括进程调度、中断处理、系统调用等。
通过分析这些事件的顺序和时间戳，可以帮助用户定位系统的性能瓶颈和故障。
在Windows系统中，Event Tracing for Windows（ETW）是一种常用的追踪工具，它可以跟踪和记录系统的各种事件。
实时操作系统性能指标
实时操作系统性能指标评论⼀个实时操作系统可以从任务调度，内存管理，任务通信，内存开销，任务切换时间，最⼤中断禁⽌时间等⼏个⽅⾯来衡量。
1、任务调度机制RTOS的实时性和多任务能⼒在很⼤程度上取决于它的任务调度机制。
从调度策略上来讲，分优先级调度策略和时间⽚轮转调度策略;从调度⽅式上来讲，分为抢占、不可抢占、选择可抢占调度⽅式；从时间⽚来看，分固定与可变时间⽚轮转。
单纯从基于优先级的抢占式调度⽅式⽽⾔，⼜存在多种优先级计算算法。
2、内存管理分为实模式和保护模式，主要对intel x86⽽⾔。
3、最⼩内存开销RTOS的设计过程中，最⼩内存开销是⼀个较重要的指标，这是因为实时操作系统，特别包括消费类电⼦产品在内的嵌⼊式系统中，由于基于降低成本的考虑，其内存配置⼀般都不⼤，⽽在这有限的空间内不仅要装载实时操作系统，还要装载⽤户程序，因此，在RTOS的设计中，其占⽤内存⼤⼩是很重要的指标，这是RTOS设计与其它操作系统设计的明显区别之⼀。
4、最⼤中断禁⽌时间当RTOS运⾏在核态或执⾏某些系统调⽤时，是不会因为外部中断的到来⽽中断执⾏的。
只有当RTOS从新回到⽤户状态时才响应外部中断请求，这⼀过程所需要的最⼤时间就是最⼤中断禁⽌时间。
5、任务切换时间当由于某⼀原因使⼀个任务退出运⾏时，RTOS保存它的运⾏现场信息、插⼊相应队列、并依据⼀定的调度算法重新选择⼀个任务使之投⼊运⾏，这⼀过程所需时间称为任务切换时间。
上述⼏项中，最⼤中断禁⽌时间和任务切换时间是评价⼀个RTOS实时性最重要的两个技术指标。
--------------------------------------------------摘⾃《嵌⼊式实时操作系统vxworks及开发环境Tornado》。
优化内存使用的性能测试技巧
优化内存使用的性能测试技巧内存是计算机系统中重要的资源之一。
在开发和测试软件时，内存的优化是至关重要的一步，它能够显著提升软件的性能和稳定性。
本文将介绍一些优化内存使用的性能测试技巧，帮助开发人员和测试人员更好地评估和改进软件的内存使用。
1. 内存使用监控在性能测试过程中，能够准确监控内存的使用情况对于评估软件性能至关重要。
我们可以使用各种工具来实时监控内存的使用情况，例如操作系统提供的性能监控工具，如Windows任务管理器、Linux的top命令等，或者第三方性能监控工具，如VisualVM、Grafana等。
2. 内存泄漏检测内存泄漏是指程序在运行过程中无法释放已经使用的内存，导致内存占用越来越大，最终可能导致系统崩溃或变得非常缓慢。
对于大型应用程序来说，内存泄漏是一个常见的问题。
在性能测试中，我们可以通过运行一段时间长的负载测试，并观察内存使用情况是否稳定来判断是否存在内存泄漏。
3. 显式内存释放在编写代码时，合理地释放已经使用的内存是至关重要的。
尽量避免创建不必要的临时变量和对象，及时释放已经使用完毕的资源，能够显著提升内存的使用效率。
在性能测试中，我们可以通过在代码中增加内存使用记录，并观察内存使用情况的变化，来评估代码的内存释放是否合理。
4. 内存缓存机制对于一些需要频繁读取或计算的数据，我们可以考虑使用内存缓存来减少对硬盘或数据库的访问次数，提升系统的性能。
在性能测试中，我们可以通过对比使用和不使用内存缓存时系统的性能差异来评估内存缓存是否有效。
5. 内存分配策略内存分配策略会直接影响到内存的使用效率。
对于频繁创建和销毁对象的情况，我们可以考虑使用对象池或者线程本地存储来减少内存分配和回收的开销。
在性能测试中，我们可以通过对比不同内存分配策略下系统的性能差异，来评估分配策略是否合理。
6. 并发下的内存使用并发环境下的内存使用需要额外的关注。
在多线程或分布式系统中，不同线程或进程之间的内存共享和并发访问可能引发数据一致性和性能问题。
实时操作系统使用指南
实时操作系统使用指南第一章：实时操作系统简介实时操作系统（RTOS）是一种专门设计用于实时应用的操作系统。
它可以满足对时间响应要求非常高的应用程序，例如航空航天、医疗设备、工业自动化等领域。
本章将介绍实时操作系统的基本概念、分类和特点。
1.1 实时操作系统概念实时操作系统是指在严格的时间约束下，保证应用程序在规定的时间内完成响应的操作系统。
它能够在固定时间内响应外部事件的发生，并完成相应的任务。
1.2 实时操作系统分类实时操作系统根据任务的执行时限，可以分为硬实时和软实时两种。
硬实时要求系统在严格的时间限制下完成任务，而软实时要求系统在大多数时候满足时间要求，但可以在一些情况下超过限制。
1.3 实时操作系统特点实时操作系统的特点包括快速响应、高可靠性、严格时间约束和可预测性等。
它们能够高效地处理实时数据，提供稳定可靠的系统性能。
第二章：实时操作系统应用领域实时操作系统在许多领域都有广泛的应用。
本章将介绍实时操作系统在航空航天、医疗设备和工业自动化等领域的具体应用。
2.1 航空航天领域实时操作系统在航空航天领域被广泛应用，用于飞行控制、导航系统和通信等任务。
它们可以确保飞行器的稳定飞行，提供高可靠性的飞行控制功能。
2.2 医疗设备领域在医疗设备领域，实时操作系统用于控制和监测医疗仪器的运行。
例如，心脏起搏器、呼吸机和血压监测仪等设备都需要实时处理和反馈数据，以保证患者的生命安全。
2.3 工业自动化领域实时操作系统在工业自动化领域的应用十分广泛。
它们用于控制和管理自动化系统，如机器人、生产线和仓储系统等。
实时操作系统能够提供高效稳定的工业控制功能，提高生产效率和质量。
第三章：实时操作系统特性与选择选择适合的实时操作系统对于应用程序的性能至关重要。
本章将介绍实时操作系统的特性，并提供一些选择实时操作系统的指导原则。
3.1 实时调度算法实时操作系统的调度算法直接影响任务的执行顺序和响应时间。
常用的调度算法包括先来先服务（FIFO）、最短剩余时间优先（SRTF）和优先级调度等。
计算机专业操作系统试题及部分答案
《计算机操作系统》试题一．从供选择的答案中选出应填入下列叙述中的（）内的最佳答案，把答案写在答卷纸上的相应处。
（每题8分，共40分）1．操作系统的基本特性是（A）按功能特征的不同而把操作系统分为（B）类型。
以作业为处理对象的操作系统是（C）类型和（D）类型，其中（C）的主要优点是系统的吞吐量大、资源利用力高；而（D）的主要优点是具有很好的交互性。
分时系统中，影响响应时间的因素是（E），在不影响系统性能的前提下来可用于改善响应时间的方法是（F）。
网络操作系统的基本功能是（G），而分布式计系统的基本特征是。
A：（1）不确定性、虚拟性、共享性、并发性（2）不确定性、共享性、并发性、高可靠性（3）不确定性、虚拟性、共享性、交互性（4）虚拟性、共享性、并发性、交互性B：（1）多处理机操作系统、微机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统（2）实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统（3）实时操作系统、分时操作系统、批处理操作系统、多处理机操作系统、微机操作系统、网络操作系统（4）（1）和（2）C，D：（1）实时操作系统（2）分时操作系统（3）批处理操作系统E：（1）系统开销、对换时间、对换信息量、用户数（2）对换时间、时间片、用户数、系统开销（3）对换时间、时间片、用户数、对换信息量（4）对换时间、对换信息量、用户数、系统开销F：（1）减少用户数和时间片（2）减少对换时间（3）选用高速的外存和减少对换信息量（4）（1）和（2）G：（1）资源管理（2）提供网络接口（3）网络通信（4）提供多种网络服务（5）以上所有的（6）管理进程浮动（7）以上所有的H：（1）分布性、并行性、模块性、偶合性（2）分布性、自制性、并行性、偶合性（3）分布性、自制性、并行性、模块性、偶合性（4）分布性、自制性、并行性、模块性2．（A）是可并发执行的（B），在一个数据集合上的执行过程。
（A）与（B）的区别是（A）是动态概念，而（B）是静态概念。
实时操作系统
实时操作系统•实时操作系统概述•实时操作系统核心技术•典型实时操作系统介绍与比较•实时操作系统在嵌入式领域应用案例目•实时操作系统性能评估方法•实时操作系统发展趋势与挑战录01实时操作系统概述定义与发展历程定义实时操作系统（RTOS）是一种专门为实时应用程序设计的操作系统，它能够在确定的时间内对外部输入做出响应，并管理和调度系统资源。
发展历程实时操作系统起源于20世纪60年代，随着计算机技术的发展和实时应用需求的增加，RTOS逐渐从专用系统向通用系统发展，功能和性能也不断提升。
实时性RTOS能够在确定的时间内对外部事件做出响应，保证系统的实时性能。
可预测性RTOS的行为和性能可以通过分析和测试进行预测，有助于系统的设计和调试。
•可靠性：RTOS通常采用容错和冗余设计，以提高系统的可靠性和稳定性。
软实时系统允许偶尔违反时间约束，但不会导致严重后果。
硬实时系统必须严格遵守时间约束，否则可能导致严重后果甚至系统失败。
工业控制如机器人、自动化生产线等需要精确控制和实时响应的场合。
航空航天飞行控制系统、导航系统等对实时性和可靠性要求极高的领域。
交通运输汽车、火车、船舶等交通工具的控制系统和安全系统。
医疗设备如实时监护仪、医疗机器人等需要实时响应和高可靠性的医疗设备。
随着技术的发展和应用需求的提高，RTOS 需要不断提升其处理能力和实时性能。
多核支持多核处理器已经成为主流，RTOS需要充分利用多核资源以提高系统性能。
高性能VS应用领域及市场需求安全性对于关键领域的应用，RTOS需要提供更高的安全性和可靠性保障。
开放性为了满足不同应用的需求，RTOS需要提供开放的接口和标准的API，方便开发者进行定制和扩展。
02实时操作系统核心技术任务调度算法与优先级管理任务调度算法实时操作系统采用多种任务调度算法，如基于优先级的抢占式调度、时间片轮转调度等，以确保任务按照预定的时间要求执行。
优先级管理实时操作系统为每个任务分配不同的优先级，高优先级任务可抢占低优先级任务，确保关键任务得到优先处理。
实时操作系统
系统内存分配与管理
安全认证
实时操作系统需要对用户和应用程序进行安全认证，以确保只有经过授权的用户和应用程序才能访问系统资源。
数据加密
实时操作系统需要对数据进行加密，以保护数据的机密性和完整性。
软件容错
实时操作系统需要采用软件容错技术，以确保系统的可靠性和稳定性。
系统安全性与可靠性
04
实时操作系统的应用场景
嵌入式实时操作系统的发展
人工智能与实时操作系统的融合是未来发展的重要趋势之一。
人工智能与实时操作系统的融合可以实现更加智能化的任务调度和数据处理，提高实时系统的智能化水平，从而更好地满足复杂任务需求和复杂的实时性要求，促进人工智能和实时操作系统技术的发展和应用。
人工智能与实时操作系统的融合
物联网与实时操作系统的结合是未来发展的重要趋势之一。
随着云计算和物联网的快速发展，RTOS正在不断扩展其功能和应用范围，以支持云计算和物联网等新兴技术。
RTOS将继续提高其性能和可靠性，以满足更为复杂和严苛的应用需求，同时不断优化其设计和实现，降低开发和维护成本。
向多元化发展
支持云计算和物联网
提高性能和可靠性
02
实时操作系统的核心功能
任务调度
实时操作系统需要能够根据任务优先级和时间约束，对系统资源进行合理分配和调度。
任务管理
实时操作系统需根据任务的需求，对系统资源进行合理分配，以确保任务的正常运行和系统性能的优化。
资源分计与实现
微内核架构
实时操作系统采用微内核架构，内核仅提供最基本的系统服务，如任务调度、中断处理、内存管理等。
多层次架构
实时操作系统通常采用多层次架构，将系统功能划分为多个层次，每个层次负责特定的系统服务。
操作系统的系统性能分析和优化技巧
操作系统的系统性能分析和优化技巧第一章：引言操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中最核心的软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源，同时提供各种服务和接口供应用程序使用。
操作系统的性能直接影响到计算机系统的响应速度、资源利用率和稳定性。
本文将介绍操作系统的系统性能分析和优化技巧。
第二章：系统性能分析工具系统性能分析工具是评估操作系统性能的重要利器，常用的性能分析工具包括性能监视器（Perfmon），操作系统自带的监控工具，第三方性能监控工具等。
这些工具可以帮助系统管理员查看各类性能指标，如CPU利用率、内存使用情况、磁盘IO等，并能生成相应的性能报告，从而帮助分析系统性能瓶颈。
第三章：CPU性能优化CPU是计算机系统中最重要的资源之一，它的性能优化对整个系统的性能至关重要。
在CPU性能优化中，可以使用一些技巧如任务调度算法优化、并行计算等，以提高CPU利用率和响应速度。
此外，还可以通过减少不必要的中断和上下文切换等方式来降低CPU的负载，提升系统整体性能。
第四章：内存性能优化内存管理是操作系统的核心功能之一，合理配置和利用内存资源可以显著提升系统性能。
在内存性能优化中，可以通过优化内存分配算法、使用高效的内存操作指令、减少内存碎片化等方式来提升内存的使用效率。
此外，还可以利用虚拟内存技术来充分利用硬盘空间作为内存的扩展，以解决内存不足的问题。
第五章：磁盘IO性能优化磁盘IO是操作系统中较为耗时的操作之一，合理优化磁盘IO性能对整个系统的性能有重要影响。
在磁盘IO性能优化中，可以通过优化文件读写算法、增加磁盘缓存、使用高速磁盘驱动器等方式来提高磁盘IO性能。
此外，还可以通过RAID技术的应用、分区策略的调整等手段来平衡磁盘IO负载，提升系统的整体性能。
第六章：网络性能优化网络性能是现代计算机系统中不可或缺的一部分，优化网络性能对于提升分布式系统的整体性能至关重要。
在网络性能优化中，可以通过合理规划网络架构、优化网络协议、调整网络带宽等方式来提升网络性能。
计算机操作系统的作用和常见类型
计算机操作系统的作用和常见类型计算机操作系统是指管理和控制计算机硬件与软件资源的程序集合。
它作为计算机系统的核心，扮演着重要的角色，为用户和应用程序提供服务。
本文将介绍计算机操作系统的作用以及常见的类型。
一、作用1. 资源管理：操作系统负责管理计算机的各种资源，包括处理器、内存和外部设备等。
通过分时技术，操作系统可以合理分配处理器时间片，从而实现多任务执行。
同时，它还负责内存管理，包括对内存空间的分配和回收，确保每个程序都能得到足够的内存资源。
此外，操作系统还通过驱动程序管理外部设备，如打印机和硬盘等。
2. 提供接口：操作系统为用户和应用程序提供了易于使用的接口。
用户可以通过图形界面或命令行界面与操作系统进行交互，执行各种操作。
应用程序可以通过操作系统提供的API（应用程序接口）调用底层功能，实现特定的任务。
3. 错误检测和处理：操作系统能够检测并处理各种错误情况，确保系统的稳定运行。
例如，当程序运行出现错误时，操作系统可以及时捕获并做出相应的处理，避免系统崩溃。
4. 文件管理：操作系统负责管理计算机的文件系统，包括文件的创建、读写和删除等操作。
它通过文件管理系统组织和存储文件，方便用户对文件进行管理和访问。
5. 安全保护：操作系统提供安全机制，保护计算机系统不受恶意程序和非法访问的威胁。
通过访问控制和权限管理，操作系统可以限制用户对系统资源的访问权限，防止未经授权的操作。
二、常见类型1. 批处理操作系统：批处理操作系统适用于处理大量的批量任务。
它通过一次性执行一系列指令，实现对批量作业的自动处理。
这种操作系统通常用于计算机中心和大型企业，可以提高计算效率和资源利用率。
2. 分时操作系统：分时操作系统支持多用户同时访问计算机系统。
它的特点是分配给每个用户一小段处理器时间，使得用户感觉到他们在同时使用计算机。
分时操作系统通过轮转的方式来实现任务切换，确保每个用户都能得到公平的处理器时间。
3. 实时操作系统：实时操作系统要求系统能在特定的时间约束内完成任务的响应和处理。
mem命令的用法 -回复
mem命令的用法-回复mem命令是一种在计算机系统中用于监视和管理内存使用情况的命令。
它可以提供关于内存分配、使用和释放的详细信息，帮助我们更好地了解和优化系统的内存行为。
本文将详细介绍mem命令的用法，并提供具体的步骤来回答有关该命令的问题。
第1步：了解mem命令的基本功能mem命令是在多种操作系统中可用的实用工具，并提供了各种有关内存的关键信息。
它主要能够提供以下功能：1. 监视内存使用情况：mem命令可以实时显示系统的内存使用状况，包括总内存、可用内存、已使用内存的数量等。
2. 分析内存分配：mem命令可以显示正在使用的内存块的详细信息，包括内存块的起始地址、大小和使用情况。
3. 检查内存泄漏：mem命令可以检测和报告可能存在的内存泄漏情况，通过显示未释放的内存块的详细信息来帮助我们识别和解决此类问题。
4. 优化内存使用：通过提供实时信息和统计数据，mem命令可以帮助我们了解内存分配和使用的模式，从而优化内存使用和性能。
第2步：运行mem命令在大多数操作系统中，mem命令是通过命令行界面（CLI）来运行的。
以下是运行mem命令的基本语法：mem [options]这里，options是用于指定不同的功能和参数的选项。
在继续下一步之前，请确保你有足够的权限来运行此命令（可能需要管理员权限）。
第3步：获取系统内存概述第一项功能是获取系统的内存概述。
我们可以使用mem命令的特定选项来获得总内存、可用内存和已使用内存的数量。
示例如下：mem -s这将显示类似以下内容的输出：Total memory: 8192 MBAvailable memory: 4096 MBUsed memory: 4096 MB这些数字表示内存以MB为单位的数量。
第4步：查看内存分配情况接下来，我们可以使用mem命令的选项来查看当前内存分配的情况。
以下是一个示例：mem -a这将显示当前正在使用的内存块的列表。
每个内存块将具有一个起始地址、一个大小和一个使用状态（已分配或空闲）。
auto numa 原理
Auto NUMA 的原理是基于操作系统自动管理和平衡 NUMA（Non-Uniform Memory Access）结构的内存访问性能。
NUMA 是一种内存架构，其中物理内存被划分为多个节点，每个节点拥有自己的 CPU 和本地内存。
由于 CPU 访问本地内存的速度更快，因此 NUMA 结构能够提高内存访问的性能。
Auto NUMA 的目标是自动检测和平衡这些节点之间的负载，以最大限度地提高内存性能。
它通过监视系统的内存使用情况，并根据需要动态地将进程和内存分配到不同的节点上，以确保每个节点都得到高效的使用。
当一个进程需要更多内存时，Auto NUMA 会根据当前系统的内存使用情况和性能指标，选择将内存分配给哪个节点。
如果某个节点的内存使用率过高，而其他节点的使用率较低，Auto NUMA 可以将一些进程或数据移动到其他节点上，以平衡负载并提高性能。
Auto NUMA 的实现通常依赖于操作系统的智能调度和内存管理机制。
通过与操作系统的紧密集成，Auto NUMA 可以实时地监测和调整内存分配，以适应系统负载的变化，从而提供更好的性能和响应速度。
需要注意的是，Auto NUMA 的效果可能因不同的操作系统、硬件
配置和应用程序而有所不同。
在某些情况下，手动配置和管理NUMA 结构可能更加适合特定的需求和工作负载。
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ｌＭ㈣ｕＢｌ；
结束，否则继续测试。
４
ｃ｜ｍ・－ｄｄ：
／／内存地址
记录每次申请和释放内存所花费的时间。在每次内存释 放后检查内存使用表，如果表中投有需要释放的内存，则测试
应用
将该算法应用于ｖｘｗｏｒｋｓ的内存分配算法性能检测中。
４．１应用环境 测试的ｖｘｗｏｒｋｓ版本为５．５．１，系统内存大小为３２ＭＢ，除去 系统必要的内存开销，剩余可供动态分配的内存有２０ＭＢ左 右。每次内存申请的大小服从正态分布，均值为５ ＫＢ，标准
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请中，它们都不可能被使用。内存碎片的存在不仅使得系统 的可用内存空间减少，而且会增加内存管理单元的计算负担，
收稿日期：２００７—０５—２９；修回日期：２００７一０８一０１。
基垒项目：上海市科委科技攻关基金资助项目（０６Ｄｚｌ５００４）。
作者简介：阎梦天（１９７９一），女，天律人，助理工程师，硕士，主要研究方向：嵌人式软件测试；丁志剐（１９６０一），男，上海＾．副研究员．主 要研究方向：嵌入式软件、软件测试；王挺（１９８１一），男，上海人，助理工程师，硕士，主要研究方向：嵌＾式软件测试；宗字伟（１９６０一），男， 江卷入，高级工程师，硕士．主要研究方向：嵌人式系统、软件工程。
第２７卷第１１期 ２００７年１１月
文章编号：１００ｌ一９０８１（２００７）１１—２８３８一０３
Ｃ咖ｐｕｔｅｒ
计算机应用 Ａｐｐｌｉｃ鲥ｏｎ８
Ｖ０１．２７ Ｎｏ．１１ Ｎ０ｖ．２００７
实时操作系统内存分配性能检测
阎梦天“２，丁志刚１”。王挺“２，宗宇伟１ （１．上海计算机软件技术开发中心，上海２０１１１２；２．上海市计算机软件评测重点实验室，上海２０１１１２） （ｙｍｔ＠鹧ｃ．ｓｔｎ．ｓｈ．ｃｎ）
内存管理的效率，并在一定程度上影响系统的稳定性。
ｌ
内存分配算法
在ＲＴｏｓ中，对于内存的使用应该遵循一个原则，即尽量
使用静态的内存分配，如变量、数组的事先声明。因为使用静
态内存分配能够减少对内存的操作，降低内存碎片，提高系统
运行速度。所谓内存碎片是指内存中存在一些不连续的空闲
内存块。由于这些空闲内存块太小，在随后的每一次内存申
Ａｂ吼ｒａｎ：１１Ⅱ８舡ｄｄｅ ｄｉｓｃｕ８８ｅｄ ｔｈｅ ｍｅｔＩｌｏｄ ｏｆ ｔｅ８ｄ“ｇ ｔｌｌｃ
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∥内存太小
／／是否释放 ／／申请时间 ／／释放时间
于具有良好实时性的肿ｓ来说，这两种情况下的内存申请
Ⅱ删ｍ』眦；
ｎ佣ｌ ｆ－ｔｉⅡ－ｅ；
３实现
３．１实现条件 算法实现的条件包括以下三点： １）系统中可供动态分配的内存是一个相对固定的值； ２）系统不使用ＭＭｕ； ３）除了必须的和基本任务以外没有其他任务在系统中 运行。 ３．２设计实现 我们设计这样一个模型，在该模型中，内存申请的大小是 一系列符合正态分布的随机数，每块内存被释放的概率相等。
最坏适应法。目前太部分啪ｓ采用最先适应法。最先适应
法要求内存记录表按起始地址递增的次序排列。一旦找到大 于或者等于所要求内存长度的内存块，就结束搜寻。然后从 所找到的内存块中划分出所要求大小的内存空间分配给用 户，并把余下的部分进行合并（如果相邻内存块是空闲的）， 台并后的内存块留在内存记录表中，并修改相应表项…。 最先适应法具有搜索速度快，利于内存碎片合并的特点。 另外，最先适应法尽可能利用低地址空间，从而保证高地址空 间有较太的空闲区来放置内存要求较多的进程或作业。 ｖｘＷ０ｒｋ日是美国Ｗｉｎｄｍ耽ｒ公司于１９８３年设计开发的一 种嵌人式实时操作系统，是嵌人式开发环境的关键组成部分， 并且是一个具有可伸缩、可裁减和高可靠性，同时适用于所有 流行目标ｃＰｕ平台的实时操作系统。ｖｘｗｏｒｋ６基于嵌入式系 统对实时性的要求，采用了最先适应法进行动态内存分配。在 内存释放时只采用上下空闲区融合的方法，即把相邻的空闲内 存块融合成一个空闲块。ｖｘＷ０ｒｋｓ没有清除碎片的功能”’”。
程序开始
然具有良好的实时响应速度。在系统存在大量内存碎片的情 况下．Ｒ１０ｓ的内存分配时间是否仍然维持一个相对稳定的
数值是衡量Ｒ哪内存分配算法性能的一个重要指标。
２．１测试场量
显然在理想的环境下获取的Ｒ咖内存分配时间是证明
内存分配算法可以满足实时性的必要条件，而非充分条件。 所以对内存分配算法性能的测试应该建立在一定的场景中， 使得到的测试数据更具有参考价值。测试场景的选取与所测 试的性能有关。 为获得更合理的数据，对内存分配算法性能的检测应该 建立在大量内存碎片存在的情况下。大多数ＲＴｏｓ选择最先 适应法作为自己的内存分配算法是看中它的搜索速度快和利 于内存碎片台并的特点，说明ＲＴＯｓ希望自己的内存分配耗 时少，效率高，不要使内存变得杂乱无章。如果在系统运行当 中，内存中存在大量的碎片，必然会对内存分配造成障碍。 ２．２算法思想
假设随机变量ｆ服从正态分布』ｖ（肛，盯２），其中弘是服从正态
万 方数据
２８４０
计算机应用
２００７年
差为ｌ。这样根据三叮原则，每次获得的内存大小在２ＫＢ到
８
大值达到１２．１５６ Ｉ‘￥。在场景３中内存申请时间主要集中在 ０．８６岬附近的区域，平均值较之场景２的有所增加，而且申 请时问大于２６坤的频数明显增多。说明内存分配过程中遇 到了状况。 图２是整个测试过程的内存申请耗时的频数直方图。从 图上可以看到有两个凸现的直方形，一个跨度在０．４５到 Ｏ．６５，另一个跨度在Ｏ．６５到０．８５。这验证了操作系统的内存 分配算法在前后两个场景中的表现有所不同。另一方面两个 直方形紧密相连，说明操作系统在两个场景中的内存申请耗 时的总体水平相差无几。 ４．３结果分析 通过测试数据的统计分析．可以得到如下结论： １）测试场景的设置确实对ＶｘＷｏｄ∞的内存分配产生了 影响； ２）ｖｘｗｍｋ８在系统启动或复位时进行内存分配时，内存 分配算法的性能稳定，每次内存申请时间绝大部分落在均值 附近，且幅度很小；
摘要：主要提出了一种检测实时操作系统内存分配性能的方法，利用概率统计的方法随机产生 内存碎片，检测实时操作系统在不同条件下内存分配性能的变化，并采用符合正态分布的随机数产生
内存碎片，对嵌入式操作系统Ｖｘｗｏｒｋｓ的内存分配性能进行检测，最后结合实际数据分析了ｖｘｗｏｒｋｓ
的内存分配性能符合实时操作系统的要求，同时验证了该检测方法的可行性和可信性。 关键词：实时操作系统；内存管理；内存分配；嵌入式测试 中图分类号：７１日１６．２ 文献标识码：Ａ
存碎片的功能，因为ＲＴ鹏找不到一个合适的时阔把正在运
行的程序暂停下来清理内存。但是，应用程序对内存的动态 申请是不可避免的。因此，内存分配算法的性能直接影响 Ｒ１０ｓ的实时性与稳定性。 通常的内存分配算法有三种：最先适应法、最佳适应法和
ｓｙｓｔ锄，ＲＴｏｓ）来说，内存管理必须
是高效的，开销必须是可预见的。实时操作系统的内核负责 为程序分配内存、动态地分配内存和回收内存。为程序分配 内存是指当嵌人式系统从主机下载程序或从外存获得程序代 码时，操作系统内核必须为程序代码和数据分配内存。这种 分配规模比较大，在系统运行时较步发生，一般只有在系统启 动和复位的时候发生。第二种内存管理要求在应用程序运行 时，动态地分配和回收内存空间。一般的实时应用总是尽量 避免动态分配内存和释放内存，因为这将增加系统的不确定 因素，降低系统的稳定性。内存分配算法性能的优劣决定了
Ｋｅｙ啪ｒｄｓ：Ｒｅａｌ—Ｔｉ眦Ｏｐｅｒ蚵ｎｇ ｓｙｓｔｅｍ（ＲＴＯｓ）；ｍｅⅡ１０ｒｙ瑚ｎ８８唧ｅ咄眦ｒ“０ｒｙ且１ｌｏｃ“叩；ｅｍｂｅｄｄｅｄ懈ｄＴＩｇ
在嵌入式系统中，内存管理是由操作系统完成的。内存 管理的工作主要是跟踪内存区域的使用情况，对于宴时操作 系统（＆晶ｌ－Ｔｉｍｅ
ＯｐｅｍｂＩｌｇ
降低系统的实时性。ｍｓ为确保实时性一般都没有清除内
ＴｅｓｔｉＩｌｇ
ｍｅ ｍｅｍБайду номын сангаасｒｙ ａⅡｏｃａ廿叩ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
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（１．５怠础ｇｋｉ胁却榭眦蛐矿ｃ０唧以盯ｓ毋眦ｎ？Ｍ，ｌｏ蛔ｙ，鼎∞曲面２０１１１２，吼ｉＭ； ２．‰ｒ培矗缸缸ｙ肠占０删∥岛唧眦ｒ№厅“帆西耐啪ｌｉ增帆ｄ脚ｆ％‰７ｗ＾ｄ ２０１１１２，矾￡ｗ）
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于是内存中就存在碎片了。在内存申请和释放交替进行的过
程中’每次的内存申请都要面对如何处理这些碎片的问题。 在系统运行过程中，实际的应用程序对内存的动态申请 和释放是一个不确定的行为，不确定的因素包括申请内存大 小和内存释放的顺序。为了尽量模拟真实的内存申请和释放 行为，每次申请的内存数量采用符合某种分布的随机数，而每 块内存被释放的概率相等。 在测试场景中，记录每次内存申请所花费的时问。当系 统中有足够的内存，且投有因释放的内存而产生碎片时，每次 内存申请的时间应该接近于一个平均值；随着内存碎片的产 生和增多，内存申请的时间值偏离平均值的程度会增加。对 耗时的均值应该相差无几。