本文主要介紹內(nèi)存的基本概念以及操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理算法。

　　一、內(nèi)存的基本概念

　　內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中除了處理器以外最重要的資源，用于存儲(chǔ)當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存是相對(duì)于 CPU 來(lái)說(shuō)的，CPU 可以直接尋址的存儲(chǔ)空間叫做內(nèi)存，CPU 需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)才能訪問(wèn)的叫做外存。

　　二、ROM&RAM&Flash

　　內(nèi)存一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元，分為只讀存儲(chǔ)器（ROM，Read Only Memory）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM，Random Access Memory）ROM 一般只能讀取不能寫(xiě)入，掉電后其中的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。RAM 既可以從中讀取也可以寫(xiě)入，但是掉電后其中的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。內(nèi)存一般指的就是 RAM。 ROM 在嵌入式系統(tǒng)中一般用于存儲(chǔ) BootLoader 以及操作系統(tǒng)或者程序代碼或者直接當(dāng)硬盤(pán)使用。近年來(lái)閃存（Flash）已經(jīng)全面代替了 ROM 在嵌入式系統(tǒng)中的地位，它結(jié)合了 ROM 和 RAM 的長(zhǎng)處，不僅具備電子可擦除可編程的特性，而且斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，同時(shí)可以快速讀取數(shù)據(jù)。

　　三、兩類(lèi)內(nèi)存管理方式 內(nèi)存管理模塊管理系統(tǒng)的內(nèi)存資源，它是操作系統(tǒng)的核心模塊之一。主要包括內(nèi)存的初始化、分配以及釋放。

　　從分配內(nèi)存是否連續(xù)，可以分為兩大類(lèi)。連續(xù)內(nèi)存管理為進(jìn)程分配的內(nèi)存空間是連續(xù)的，但這種分配方式容易形成內(nèi)存碎片（碎片是難以利用的空閑內(nèi)存，通常是小內(nèi)存），降低內(nèi)存利用率。連續(xù)內(nèi)存管理主要分為單一連續(xù)內(nèi)存管理和分區(qū)式內(nèi)存管理兩種。非連續(xù)內(nèi)存管理將進(jìn)程分散到多個(gè)不連續(xù)的內(nèi)存空間中，可以減少內(nèi)存碎片，內(nèi)存使用率更高。如果分配的基本單位是頁(yè)，則稱(chēng)為分頁(yè)內(nèi)存管理；如果基本單位是段，則稱(chēng)為分段內(nèi)存管理。當(dāng)前的操作系統(tǒng)，普遍采用非連續(xù)內(nèi)存管理方式。不過(guò)因?yàn)榉峙淞６容^大，對(duì)于內(nèi)存較小的嵌入式系統(tǒng)，一般采用連續(xù)內(nèi)存管理。本文主要對(duì)嵌入式系統(tǒng)中常用的連續(xù)內(nèi)存管理的分區(qū)式內(nèi)存管理進(jìn)行介紹。

　　四、分區(qū)式內(nèi)存管理 分區(qū)式內(nèi)存管理分為固定分區(qū)和動(dòng)態(tài)分區(qū)。

　　固定分區(qū)

　　事先就把內(nèi)存劃分為若干個(gè)固定大小的區(qū)域。分區(qū)大小既可以相等也可以不等。固定分區(qū)易于實(shí)現(xiàn)，但是會(huì)造成分區(qū)內(nèi)碎片浪費(fèi)，而且分區(qū)總數(shù)固定，限制了可以并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程數(shù)量。

　　動(dòng)態(tài)分區(qū)

　　根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地給進(jìn)程分配所需內(nèi)存。

　　五、動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理 運(yùn)作機(jī)制

　　動(dòng)態(tài)分區(qū)管理一般采用空閑鏈表法，即基于一個(gè)雙向鏈表來(lái)保存空閑分區(qū)。對(duì)于初始狀態(tài)，整個(gè)內(nèi)存塊都會(huì)被作為一個(gè)大的空閑分區(qū)加入到空閑鏈表中。當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，將會(huì)從這個(gè)空閑鏈表中找到一個(gè)大小滿(mǎn)足要求的空閑分區(qū)。如果分區(qū)大于所需內(nèi)存，則從該分區(qū)中拆分出需求大小的內(nèi)存交給進(jìn)程，并將此拆分出的內(nèi)存從空閑鏈表中移除，剩下的內(nèi)存仍然是一個(gè)掛在空閑鏈表中的空閑分區(qū)。

　　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　空閑鏈表法有多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這里介紹一種較為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)空閑分區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包含分區(qū)的大小，以及指向前一個(gè)分區(qū)和后一個(gè)分區(qū)的指針，這樣就能將各個(gè)空閑分區(qū)鏈接成一個(gè)雙向鏈表。