對嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存保護的研究及其設(shè)計.pdf

1、簡潔而高效的內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)理論及其設(shè)計實現(xiàn)中一個恒久的話題。操作系統(tǒng)發(fā)展至今，從當初簡單的前后臺系統(tǒng)到如今復(fù)雜的多用戶多任務(wù)環(huán)境，內(nèi)存管理的完善與否一直是評價一個操作系統(tǒng)好壞的重要標準。 在當今大多數(shù)的主機操作系統(tǒng)中(服務(wù)器和PC機)，內(nèi)存管理都已實現(xiàn)的相當完善，不管是UNIX家族或者Windows系列，虛擬內(nèi)存的設(shè)計思想被廣泛應(yīng)用于內(nèi)存管理之中，不僅為系統(tǒng)中每一個進程提供了更為廣闊的尋址空間同時也隔離每一個進程的尋址空間，

2、通過地址映射的方式提供了一種有效的保護，讓整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定，安全和健壯。 但是在嵌入式世界中，由于硬件資源受限以及實時性等多方面的原因，大多數(shù)系統(tǒng)中的內(nèi)存管理都相當簡單，所有的進程或任務(wù)和操作系統(tǒng)共享同樣的物理地址空間并且沒有任何保護機制。這樣，一個進程出現(xiàn)了程序錯誤極可能影響到其他進程的運行，甚至很多時候破壞操作系統(tǒng)的運行空間導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。更為糟糕的是在這樣一個扁平模式的內(nèi)存中，開發(fā)調(diào)試人員很難準確的定位究竟哪個程序才是

3、造成錯誤的‘真兇’。 本文在分析了主機操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理后，將主機系統(tǒng)和嵌入系統(tǒng)在運行環(huán)境，系統(tǒng)資源，系統(tǒng)任務(wù)等多方面進行了對比，闡明了不能直接使用虛擬內(nèi)存管理的原因，同時明確了在嵌入式系統(tǒng)中對內(nèi)存保護的需求。在此基礎(chǔ)上本文提出了一種在不改變原有操作系統(tǒng)內(nèi)存管理格局的前提下，用軟硬件相結(jié)合的方式對系統(tǒng)內(nèi)存進行保護的新方法。在這種方法的保護下，系統(tǒng)中所有的進程將只能訪問自己的內(nèi)存空間而不能肆意去改寫其他進程或操作系統(tǒng)的內(nèi)存區(qū)域。一

4、旦訪問越界，會有一個由硬件促發(fā)的錯誤報告通知用戶或開發(fā)人員，哪一個進程在怎樣的上下文環(huán)境中出現(xiàn)了內(nèi)存訪問錯誤，這樣可以極大的方便開發(fā)者對程序錯誤進行調(diào)試。由于實際工作的原因，本文主要針對無線通訊領(lǐng)域的一些大型嵌入式設(shè)備，如BSC，PCU或SGSN中的內(nèi)存保護問題，同時兼顧解決方案的通用性，以求在做一些改動后能將其實現(xiàn)在其他的嵌入式平臺上。 因為在通訊領(lǐng)域，Motorola PowerPC和VxWorks的組合是很多廠家的首選，