住房嵌入式管理口號匯編5篇

由 文心雕龍 分享時間：2024-05-12 05:05:00 加入收藏我要投稿點贊

嵌入式系統內存的管理方案研究

摘要：嵌入式系統的內存管理機制必須滿足實時性和可靠性的要求。本文以開源的的操作系統RTEMS為例，介紹嵌入式系統中內存管理的要求、存在的問題以及解決的策略。

引言

內存管理機制是嵌入式系統研究中的一個重點和難點的問題，它必須滿足以下幾個特性：

①實時性。從實時性的角度出發，要求內存分配過程要盡可能地快。因此，在嵌入式系統中，不可能采用通用操作系統的一些復雜而完善的內存分配策略，一般沒有段頁式的虛存管理機制；而是采用簡單、快速的內存分配方案，其分配方案也因程序對實時性的要求而異。例如，VxWorks系統采用簡單的“首次適應，立即聚合”方法；VRTX中采用多個固定尺寸存儲塊的binning方案。

②可靠性。嵌入式系統應用的環境千變萬化，在有些特定情況下，對系統的可靠性要求極高，內存分配的請求必須得到滿足，如果分配失敗則可能會帶來災難性的后果。比如，飛機的燃油檢測系統。在飛機飛行過程中，如果燃料發生泄漏，系統應該立即檢測到，并發出相應的警報等待飛行員及時處理。如果因為內存分配失敗而不能相應地操作，就可能發生機毀人亡的事故。

③高效性。內存分配要盡可能地減少浪費。(收集整理)不可能為了保證滿足所有的內存分配請求而將內存配置得很大。一方面，嵌入式系統對成本的要求使得內存在其中只是一種很有限的資源；另一方面，即使不考慮成本的因素，系統硬件環境有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內存容量是很有限的。

針對以上三個約束條件，市場上主流的嵌入式操作系統，如VxWorks、嵌入式Linux等均提出了一套有效的解決方案；但是，這些系統只提供了應用開發的接口，其底層的實現方案不可見。本文以開源的嵌入式操作系統RTEMS為例，分析了嵌入式系統內存管理所面臨的問題，研究了其底層實現的解決方案。一般的嵌入式系統中最基本的內存管理方案有兩種——靜態分配和動態分配。

1靜態分配與動態分配

靜態分配是指在編譯或鏈接時將程序所需的內存空間分配好。采用這種分配方案的程序段，其大小一般在編譯時就能夠確定；而動態分配是指系統運行時根據需要動態地分配內存。這兩種策略的選取一直是嵌入式系統設計中一個令人頭痛的問題。

一般的嵌入式系統都支持靜態分配，因為像中斷向量表、操作系統映像這類的程序段，其程序大小在編譯和鏈接時是可以確定的。而是否支持動態分配主要基于兩個方面的考慮：首先是實時性和可靠性的要求，其次是成本的要求。對于實時性和可靠性要求極高的系統（硬實時系統），不允許延時或者分配失效，必須采用靜態內存分配，如航天器上的嵌入式系統多采用靜態內存分配。除了基于成本的考慮外，用于汽車電子和工業自動化領域的一些系統也沒有動態內存分配，比如WindRiver著名的OSEKWorks系統。然而，僅僅采用靜態分配，使系統失去了靈活性。必須在設計階段就預先知道所需要的內存并對之作出分配；必須在設計階段就預先考慮到所有可能的情況，因為一旦出現沒有考慮到的情況，正在運行的系統就無法處理。這樣的分配方案必然導致很大的`浪費。因為內存分配必須按照最壞情況進行最大的配置，而實際運行時很可能只使用其中的一小部分；而且在硬件平臺不變的情況下，不可能靈活地為系統添加功能，從而使得系統的升級變得困難。

雖然動態內存分配會導致響應和執行時間不確定、內存碎片等問題，但是它的實現機制靈活，給程序實現帶來極大的方便，有的應用環境中動態內存分配甚至最必不可少的。比如，嵌入式系統中使用的網絡協議棧，在特定的平臺下，為了比較靈活地調整系統的功能，在系統中各個功能之間作出權衡，必須支持動態內存分配。例如，為了使系統能夠及時地在支持的VLAN數和支持的路由條目數之間作出調整，或者為了使不同的版本支持不同的協議，類似于malloc和free這類的函數是必不可少的。

大多數的系統是硬實時和軟實時綜合。系統中的一部分任務有嚴格的時限要求，而另一部分只是要求完成得越快越好。按照RMS理論，這樣的系統必須采用搶先式任務調度；而在這樣的系統中，就可以采用動態內存分配來滿足部分對可靠性和實時性要求不高的任務。采用動態內存分配的最大好處就是給設計得很大的靈活性，可以方便地將原來運行于非嵌入式操作系統的程序移植到嵌入式系統中。

2RTEMS內存管現機制

RTEMS（TheRaelTimeExecutiveforMulti-processorSystems）是一個基于多處理器的，能夠運行在不同處理器平臺上的嵌入式操作系統。其應用領域十分廣泛，包括航空航天設備（導彈、飛機控制系統），網絡設備（路由器、交換機），掌上設備（電子閱讀器、PDA）等。針對不同領域應用的需求差異，該系統的內存管理提

供了比較完善的機制。同其它常見的嵌入式系統一樣，RTEMS不支持虛擬存儲管理，不支持復雜的段頁式的保護機制，而采用線性編址方式，即邏輯地址和物理地址一一對應的平面模式，同時支持靜態和動態兩種管理模式。在系統正常運行時，內存中的映像如圖1所示。

圖1中假設內破大小為2MB。在特定的應用中，中斷表和RTEMS的映像所占用的內存空間大小是個定值，采用靜態的內存分配機制，在編譯時就可以確定其大小。堆棧區和系統內存區則采取動態分配機制，在系統運行時可以根據需要自動調整其大小。

3RTEMS動態內存管理

RTEMS動態內存管理機制提供兩種分區機制，Partition和Region。

Partition分區管理用于固定大小內存塊的分配，Region分區管理用于可變大小內存塊的分配。

3．1固定長度分區管理

RTEMS定義的固定長度的分區（Partition）是一段連續的內存空間。它可以被劃分成固定長度的內存塊(buffer)，允許應用在創建分區時配置分區的大小和內存塊的大小，要求分區的大小是內存塊的整數倍。例如，應用創建一個大小為1024字節的分區，內存塊為256字節，如圖2所示。

創建分區時，RTEMS根據分區和內存塊的大小，形成一個空閑內存塊的雙向鏈表。當從分區中申請內存塊時，按照空閑內存塊鏈表的順序分配。如果空閑空間不足，調用者不會被阻塞，而是獲得一個空指針，以確保申請內存調用的時間確定性。釋放內存塊時，將該內存塊掛在空閑內存塊鏈表的鏈尾。分區被刪除時將釋放出這段連續的內存空間。

RTEMS的分區管理機制提供以下API：

rtems_partition_create創建一個分區

rtems_partition_ident獲得分區標識號

rtems_partition_deldet1刪除一個分區

rtems_partition_get_buffer申請一個內存塊

rtems_partition_return_buffer釋放一個內存塊

RTEMS的固定長度分區管理算法有以下特色：

①系統創建的分區數目可在運行時動態增減。

②內存塊的控制結構所占用的內存空間在該內存塊被分配出去時會變為可用空間，不會影響該內存塊實際可用的大小；而在回收時控制塊會自動生成，這一點使得分區管理的系統開銷對用戶的影響為零。

③在分區的內存塊中還可以再定義分區，這就意味著內存塊可以很容易地被分為子內存塊，提高了分區管理的靈活性。

3．2可變長度分區管理

RTEMS定義的可變長度的分區（Region）是一段連續的、大小可配置的內存空間，可以被劃分成很多大小不一的段（Segment）。創建分區時要指定一個分配單元，稱為頁。段的大小是頁的倍數，如果應用程序在申請段時，給出的大小不是頁的倍數，內核會將其調整為頁的倍數。例如，應用從而大小為512個字節的分區中申請一個大小為700字節的段，那么，內核實際分配的段大小為1024字節。

創建Reg

ion分區時，RTEMS根據分區大小和頁小建立分區的控制結構和段的控制結構。在創建之初，只有一個空閑段，其大小為分區的大小減去控制結構的內存開銷。隨著應用申請、釋放段的操作不斷進行，分區中形成用雙向鏈表鏈接起來的空閑段鏈。當從分區中分配段時，依據首次適應算法（即第一個滿足要求的空閑段就作為分配結果）查看空閑段鏈中是否存在合適的段。當把段釋放回分區時，該段被掛在空閑段鏈的鏈尾，并且如果空閑段鏈中有與此段相鄰的段，則將其合并成一個更大的空閑段。RTEMS在段的控制塊中設置一個標志位表示其被使用的情況。標志位為1表示該段正被使用，標志位為0表示該段空閑。圖3是一個分區中具有兩個空閑段和一個正被使用的段的示例。

空閑段和已經使用段的控制結構有所不同，如圖4所示。

RTEMS的分區管理機制提供以下API：

rtems_region_create創建一個分區

rtems_region_ident獲得分區的標識

rtems_region_刪除一個分區

rtems_region_extend擴展一個分區

rtems_region_get_segment申請一個段

rtems_region_return_segment釋放一個段

RTEMS的可變長度分區管

理算法有以下特色：

①系統創建的分區數目可在運行時動態增加；

②段的控制結構在該段被分配出去后會減小，而在回收到控制快會自動恢復大小。這一點使得分區管理的系統開銷降低到最小；

③時應用程序發現一個分區的內存空間不夠使用時，可以調用retms_region_extend函數(API)擴展該分區的大小。

④當程序要求從某個分區獲取分段而未成功時，可以立即返回，也可以采取多種等待策略。等待策略包括優先級等待、FIFO等待。在FIFO等待策略中又可分為有限等待和無限等待。

在動態可變長度內存管理的基礎上，RTEMS還提供了Malloc/free等標準的C函數。在使用Malloc/free等函數時應注意以下幾個方面的限制：

①因為內存分區是一種臨界資源，由信號量保護，使用Malloc會導致當前調用掛起，因此它不能用于中斷服務程序。

②因為進行內存分配需要執行查找算法，其執行時間與系統當前的內存使用情況相關，具有不確定性，因此對于有規定時限的操作是不適宜的。

③由于采用簡單的首次適應算法，容易導致系統中存在大量的內存碎片，降低內存使用效率和系統性能。4結論

為了使嵌入式系統能夠在不同的平臺上進行移植，使之使用與各種應用環境，嵌入式系統內存管理方案在充分考慮實時性、可靠性和高效性的基礎上，應該提供比較豐富的管理機制。本文分析了嵌入式系統中內存管理的要求、存在的問題，介紹了靜態和動態兩種分配策略；以開源的RTEMS系統為例，介紹了嵌入式系統中常用的內存管理方法，并對各種方法的特點進行了闡述，在實際應用時，可根據需求作出相應的選擇。

慣有嵌入式系統內存管理方案研究

摘要：嵌入式系統的內存管理機制必須滿足實時性和可靠性的要求，嵌入式系統內存管理方案研究。本文以開源的的操作系統RTEMS為例，介紹嵌入式系統中內存管理的要求、存在的問題以及解決的策略。

引言

內存管理機制是嵌入式系統研究中的一個重點和難點的問題，它必須滿足以下幾個特性：

①實時性。從實時性的角度出發，要求內存分配過程要盡可能地快。因此，在嵌入式系統中，不可能采用通用操作系統的一些復雜而完善的內存分配策略，一般沒有段頁式的虛存管理機制；而是采用簡單、快速的內存分配方案，其分配方案也因程序對實時性的`要求而異。例如，VxWorks系統采用簡單的“首次適應，立即聚合”方法；VRTX中采用多個固定尺寸存儲塊的binning方案。

③高效性。內存分配要盡可能地減少浪費。不可能為了保證滿足所有的內存分配請求而將內存配置得很大。一方面，嵌入式系統對成本的要求使得內存在其中只是一種很有限的資源；另一方面，即使不考慮成本的因素，系統硬件環境有限的空間和有限的板面積決定了可配置的內存容量是很有限的。

針對以上三個約束條件，市場上主流的嵌入式操作系統，如VxWorks、嵌入式Linux等均提出了一套有效的解決方案；但是，這些系統只提供了應用開發的接口，其底層的實現方案不可見。本文以開源的嵌入式操作系統RTEMS為例，分析了嵌入式系統內存管理所面臨的問題，研究了其底層實現的解決方案。

小學小課題研究管理方案

為了進一步增強科研意識，加大科研推進力度，指導廣大教師從研究解決身邊的實際問題入手，探索省時高效的教學思路和策略，提高工作效率，特制訂本方案。

【第1句】：成立小課題研究指導機構

學校成立小課題研究指導小組，在教務處協調管理下指導全校小課題研究工作。指導小組成員如下：

顧問：宗xx負責小課題研究咨詢指導。

組長：袁xx負責小課題研究宏觀管理與協調。

副組長：王xx負責小課題研究工作規劃與協調、階段性工作檢查指導、課題研究成效評估管理。

學科組組長：

孫xx負責語文學科小課題研究的組織與指導。

李xx負責數學學科小課題研究的組織與指導。

劉xx負責英語、科學、音樂、體育、美術、思品等學科小課題研究的組織與指導。

【第2句】：建立和完善小課題管理制度

【第1句】：小課題研究選題備案制度

（1）學校一般于學年初組織小課題選題申報工作，提出小課題申報選題指導建議。教師可根據學校選題指導建議，結合自身實際申報選題。

（2）研究周期短或提早結題的教師，或因種種原因尚未承擔小課題研究任務的教師，亦可隨時申報選題，報請指導小組審核、教務處備案。

（3）教師應從自身工作需要出發，從身邊的.實際問題入手，自愿申報選題，填寫小課題研究計劃表，并根據指導小組建議及時進行修改調整，指導小組審核通過后由教務處統一備案，納入學校小課題研究管理。未經指導小組立項審核的小課題教務處不予備案，不享受學校小課題研究考評獎勵待遇。

（4）教師申報選題，一周內應提交《小課題研究計劃表》，一個月內應根據指導小組建議對《小課題研究計劃表》進行修改完善，并將修改好的《小課題研究計劃表》報教務處備案存檔，然后根據《小課題研究計劃表》扎實開展研究工作。未及時修改完善上報的小課題選題，學校不予承認。

（5）小課題選題名稱、課題主持人和課題組成員一般不得隨意變更。特殊情況下確需變更者，須由課題主持人提出書面申請，經學校小課題指導小組同意、備案后方可實施。

【第2句】：小課題檢查、交流、指導與結題鑒定制度

（1）學校小課題研究指導小組每學期開學后一周內發布《學校學期小課題研究工作計劃》，明確活動安排。各學科組組長根據學校計劃安排，組織指導本組教師開展小課題研究活動。

（2）一般說來，學校每學年上學期組織小課題研究階段性交流，下學期組織課題研究中期述職檢查，學年末組織結題鑒定與成果展示活動。研究周期短或提早完成研究任務的課題，也可提早申請結題鑒定，學校將根據其課題完成情況決定是否單獨組織成果鑒定。已完成結題鑒定的教師方可繼續申報新課題。

（3）課題結題鑒定的一般程序是：課題主持人總結課題研究情況，整理課題研究檔案，提交課題研究結題報告，提出成果鑒定申請；學校組成專家、相關管理干部、骨干教師代表，組成課題成果鑒定委員會，對申請結題鑒定的課題進行書面評估，然后根據課題特點，決定采取何種形式組織現場鑒定和成果展示活動；成果鑒定委員會根據書面評估、現場鑒定、成果展示情況，對課題研究情況進行考核評估，決定是否準予結題、成果鑒定等級。

（4）學校根據課題研究需要，適時組織課題研究經驗交流、問題研討、專題講座、對話咨詢等活動，并利用網上qq空間及時提供診斷、咨詢服務。

【第3句】：小課題成果應用推廣制度

（1）小課題研究通過結題鑒定后，應及時制定成果應用推廣計劃，盡快將研究成果轉化為有效的教育教學行為，取得更大的科研效益。

（2）課題成果應用推廣采取項目制，由課題主持人具體負責，成立成果應用推廣項目組，確定成果應用推廣范圍，制定成果應用推廣計劃，報請課題指導小組審核批準，然后組織實施。

（3）學校為小課題研究成果應用推廣提供支持與指導服務，并于學期末組織成果應用推廣評估活動，根據成果推廣項目組主持人工作匯報及檔案資料查閱、現場考察等情況，對成果項目推廣情況進行評估考核，成績納入年度業務績效考核。

【第5句】：小課題研究激勵保障制度

（1）小課題研究納入學校校本教研工作管理，作為教師業務研修的重要指標，列入期末、年度業務考核。學校根據課題研究選題申報、研究計劃制定、階段性交流、中期述職、結題報告與成果展示情況，對課題研究具體情況進行評估考核，考核成績列入教師業務考核指標。

（2）學校每學期都根據課題研究進度，組織小課題階段性檢查、經驗交流、問題研討、中期述職、成果展示等活動，及時反饋檢查交流結果，期末匯總各項活動評估信息，設立優秀課題主持獎、優秀課題參與獎、優秀課題推廣應用獎等獎項，對小課題研究中表現突出的教師進行表彰獎勵。

課題研究方案

課題背景就是指該問題是在什么情況或條件下產生的，課題研究有什么意義，等等。下面，小編為大家分享課題研究方案，希望對大家有所幫助!

【第1句】：課題的現實背景及意義

小學階段開設英語課程的目的是培養學生學習英語的積極情感，形成初步的英語語感，為其打好語音、語調基礎，最終使學生具備初步的用所學英語進行交流的能力。按新《英語課程標準》規定，小學生在畢業前至少應該達到二級的目標要求。在二級目標中，讀的要求有：能借助圖片讀懂簡單的故事或小短文，并養成按意群閱讀的習慣;能正確朗讀所學故事或小短文。要達到這樣的目標，沒有足夠的語言輸入量是不行的。成功的英語教學要依賴大量的語言材料和語言實踐，然而我們在多年教學實踐中感到小學階段學生接觸和使用語言的時空受到一定的限制。

閱讀是語言學習的一個重要方面。閱讀教學在外語教學中起著十分重要的作用，它可以幫助學生得到樂趣，獲取信息，培養學生的英語閱讀理解能力，使學生養成良好的英語閱讀習慣，可培養擁有主動學習的能力和合作的精神，為終身學習打下基礎。閱讀還是鞏固和擴大詞匯量的好方法。然而現行牛津小學英語教材，重視了聽說能力的培養，卻在一定程度上忽視了讀和寫技能的訓練。因此，有必要對小學生英語閱讀教學方面進行探討與研究。

【第2句】：國內外關于同類課題的研究綜述

縱觀國內，培養小學生的英語閱讀能力已被大家所重視，廣大教師對此做了不少探索，特別是在教學方法的改革上，已取得了較大成績，其研究表明：

從學習語言的規律看：成功的學好一門語言要進行大量地吸收語言材料和語言實踐，因此在英語教學中，只有讓學生通過對語言充分閱讀，用心感悟，不斷積累、運用，才可能真正體味到地道英語的獨特魅力，真正把語言學到手。

從小學生學習心理看：小學生具有很好的感性思維，富有情節的故事、童話學生更感興趣;貼近自身的富有生活氣息的短文、對話更能吸引他們。英語教學已改變了以往的傳統的封閉、單調、劃一的就教材教教材的僵化狀態，注意培養學生的閱讀興趣，鼓勵學生進行課外閱讀。

【第3句】：研究的預期目標與主要內容：

l研究的預期目標：

鞏固和擴大詞匯量，增強語感，提高學生的閱讀速度和理解的準確度，逐步形成他們的英語閱讀習慣和能力。幫助學生善于、樂于了解異國文化，拓展實踐空間，不斷提高學生學習英語的興趣，促進英語聽說能力的提高。

研究的主要內容

【第1句】：研究選擇教材的依據與內容：

教師在選擇閱讀材料時，要考慮語言的難易程度，內容是否符合兒童的年齡與興趣，是否吸引學生。同時盡量與牛津英語的主題式教學相結合，注意形式與內容的搭配，逐步發展學生的閱讀能力。根據各年紀學生的年齡特點，并結合《牛津小學英語》教材，匯編出四套系統的閱讀教材。

【第2句】：研究小學英語閱讀課的課堂教學的有效方法：

閱讀課作為一門技能訓練課，其任務著重在于提高學生的閱讀理解能力。教師要引導學生去體會理解文案中的詞義，幫助他們把音、形、義結合起來。因此，使教師采取有針對性的方法，對培養學生閱讀技巧，提高理解能力大有幫助。

【第3句】：學生英語閱讀能力的提高與總體英語發展水平的'關系。

【第4句】：研究的原則和主要方法：

l研究的原則：

【第1句】：主體性原則：要充分體現學生的主體地位，發揮教師的主導作用。在教法和閱讀材料的選擇上，要發揮學生的積極性和主動性，尊重學生的個體差異，培養學生的自學能力。

【第2句】：實踐性原則：突出語言的實踐性，注重培養學生綜合運用英語的能力，擴大語言的輸入量，為學生創設大量語言實踐的機會。

【第3句】：整體性原則：注意英語牛津教材與閱讀教材的有機結合，實現課內外的協調，拓寬學習渠道，充分利用現代教學媒體和技術，發揮教學的整體效益。

l研究的方法

【第1句】：觀察法：

在教學過程中對學生的外在行為進行有計劃、有目的的觀察，從而直接感知和記錄學生對所學閱讀材料的興趣、理解程度、掌握情況等。

【第2句】：實驗法：

根據實驗目的，對小學英語閱讀課的教學模式分年級進行不同的設計、探索，并將不同課堂教學現象做記錄、分析，尋求最佳的教學模式。

【第3句】：案例分析法：

對比較典型的閱讀教學的材料進行分析，或對課堂案例進行微格研究，直觀地體現研究情況

【第5句】：課題研究的操作措施

【第1句】：激發學生興趣，讓其始終處于主動、積極的狀態。

教師要激活學生的“內存”，抓住他們的“憤”、“悱”之處展開教學。教師要真誠地平等地對待每個學生，激發學生閱讀的興趣，活躍課堂氣氛，師生共同積極參與，關系融洽。不僅允許他們贊同、接受，而且允許他們否定乃至拒絕;學生之間有更多的直接的交流、討論，讓理解、信任、尊重、寬容、民主、合作充滿整個課堂。同時使學生始終處于主動、積極的狀態。

【第2句】：加大感受語言、運用語言的力度。

在學習課文的過程中，要注重學生的讀，讓學生由讀去感知語言、感受生活、豐富情感，同時積累語言。在此基礎上，更要盡可能多地給學生提供運用語言的時間和機會，以提高學生的語言表達能力。

【第3句】：讓學生在閱讀中培養閱讀習慣

讓學生在自主的閱讀實踐中，逐步掌握閱讀的方法、逐步豐富詞匯、積累語言養成良好的英語閱讀習慣，為今后的主動發展打下根基。

【第6句】：課題研究的基本進程

【第1句】：基本進程階段：

(1)準備階段(20**年2月~20**年4月)

課題的構思和定位，方案的撰寫和論證。

(2)實施階段(20**年4月~20**年4月)

A、課題的實施、研究;

B、中期論證;

C、課題的發展、完善。