[发明专利]一种基于非连续页的动态内存管理方法

摘要

本发明涉及一种动态内存管理方法。目前的内存管理方法影响内存的利用率和实时性。本发明的动态内存管理方法包括内存分配、内存回收和地址映射，具体是将内存单元分割为大小相同的内存页，允许逻辑上相连的数据存储在物理上不相连的内存页中。本发明采用计数器和FIFO相结合的方式管理内存页，使得内存分配和回收更加灵活，并消除了内存分配过程中的外部碎片问题，提高了内存的利用率，同时内存的分配和回收具有实时性和可预测性的特点。

主权项

1.一种基于非连续页的动态内存管理方法，包括内存分配、内存回收和地址映射，其特征在于：内存分配的方法是基于允许逻辑上相连的数据存储在物理上非连续的页中，具体步骤包括：a、当主机请求内存分配时，内存管理单元比较当前内存的剩余资源和主机请求的内存大小，若空闲页总量大于主机请求的内存页总量，并且内存管理单元中仍有可用的数据标志符，则继续内存分配，否则结束内存分配；如果继续内存分配，内存管理模块将从存储DataID信息的二进制向量中，用“首零检测”的方法找到一个可用的标志符，并将该标志符分配给这一块数据；所述的当前内存的剩余资源包括空闲页总量和数据标志符；b、内存管理单元关闭对新的内存分配请求的响应，内存管理单元根据请求的页数，从空闲页表管理单元读出可用页的页号，并写入到数据页表管理单元中；空闲页表中的可用页来自计数器或先进先出队列，由分配模式寄存器中的值来决定，当该寄存器中的值为1时，空闲页表管理单元从计数器中获得可用页的页号；当该寄存器中的值为0时，从先进先出队列中获得页号；c、如果分配给主机的所有内存页全部从空闲页表中转移到数据页表中，则本次内存分配完成，内存管理单元重新进入接收内存分配请求的状态，等待下一次请求；如果分配给主机的所有内存页没有完全从空闲页表中转移到数据页表中，转到步骤b，继续进行内存页转移；内存回收的方法具体步骤包括：d、当主机请求内存分配时，内存管理单元比较当前内存的剩余资源和主机请求的内存大小，若空闲页总量大于主机请求的内存页总量，并且内存管理单元中仍有可用的数据标志符，则内存管理单元启动与本次请求对应的倒计时器，计数初值为T0，计时步长为1秒，计时的时间基准由外部输入；e、如果与本次请求中存储在内存页的数据在倒计数器计数到零时，内存页中的数据仍没有被回收，则转步骤g；如果与本次请求中存储在内存页的数据在倒计数器计数到零前，主机不再使用该内存页中的数据，向内部寄存器写入回收内存的指令，同时停止倒计时器并将其复位到T0；f、当内存管理单元的内部寄存器接收到显式回收内存的指令时，将指令中数据标志符对应的所有内存页依次从数据页表中读出，并将其写入到空闲页表中，然后转步骤h；读出和写入的次数与该数据标志符所占用的内存页的总量相同；g、与本次请求中存储在内存页的数据在倒计数器计数到零时，内存页中的数据仍没有被回收的情况下，如果在数据页表和空闲页表都空闲时，将超时的数据占用的内存页从数据页表中依次读出并写入空闲页表中，同时在所有内存页回收后，将该数据占用的数据标志符对应的二进制向量位重新复位，即回收数据表示符资源；h、内存回收结束；地址映射的方法具体步骤包括：i、当主机需要访问内存时，先向内存管理单元写入一条请求读写的指令，其中，当主机读内存时，在发出读请求的同时，指明需要读取的数据所对应的数据标识符；而当主机需要写内存时，只需发送写请求，数据所对应的标识符由内存管理单元自动管理，该标识符在主机请求内存分配时由内存分配单元分配；j、内存管理单元在接收到主机需要访问内存的指令时，以所访问数据对应的数据标识符为基地址，偏移为零，组合成一个新地址，读取数据页表中数据存储的首个内存页的页号，并将该页号存入“当前页号”寄存器；k、当主机开始访问内存时，内存管理单元截取逻辑地址的低d位，作为物理地址的低d位，并以“当前页号”寄存器中的值为地址的高p位，组合为可以访问内存的物理地址，若主机访问的逻辑地址不是一页中的最后一个字节，则转步骤1；若主机访问的逻辑地址为一页中的最后一个字节，内存管理单元在同一个系统周期内，截取主机当前访问的逻辑地址的高p位，将该p位的数据加1并与当前访问数据的数据标识符一起组合成一个新地址，用该地址读取数据页表管理单元中的页号，并在下一个系统周期时，将从数据页表中获得的页号更新到“当前页表”寄存器中；l、若主机访问内存结束，则向内存管理单元中写入“结束访问”的指令，内存管理单元复位“当前页表”寄存器，并等待主机的下一次访问请求；若主机还需访问内存，则转步骤k，继续内存访问的过程。