项目6内存分配-PDA的内存管理

项目6：内存分配－PDA的内存管理（1）本节课程主要知识点WindowsCE5.0的内存管理WindowsCE5.0的内存结构进程地址空间结构重点和难点重点内存管理的基本概念难点虚拟内存的使用WindowsCE5.0的内存管理内存管理内存管理是操作系统中最重要的功能之一，尤其是在嵌入式系统中更为重要。内存管理的目的是为了充分利用内存，尽可能方便用户使用内存。解决程序空间比实际内存空间大的问题。WindowsCE5.0的内存管理WindowsCE5.0内存管理是在WindowsXP内存管理的基础上优化而成的。内存管理采用虚拟内存方式来管理内存的使用。物理内存WindowsCE5.0最大支持512MB的物理内存。物理内存包括RAM、ROM和Flash存储器。操作系统的映像和相关文件一般存储在Flash中。虚拟内存WindowsCE5.0支持4GB的虚拟内存。管理虚拟内存的硬件是内存管理单元MMU，负责把虚拟地址映射到内存的物理地址。整个4GB虚拟地址空间划分为两部分，地址0x80000000以上的2G空间为内核使用部分，0x80000000以下的2G空间为应用程序使用部分。内核空间与用户空间内核空间(地址0x80000000以上)运行于核心态的进程使用静态映射物理地址用户空间(地址0x80000000以下)划分为64个Slots，每一个Slot有32MB大多数情况下，动态映射物理地址物理内存映射虚拟内存2GBUser512MBUncached512MBCached32MBFlashPhysicalMemoryVirtualMemory040000008200000080000000A0000000C00000000000000064MBRAM0000000064MBRAM32MBFlash64MBRAMFFFFFFFFAddressTranslation32MBFlashKernelSpaceUserSpaceWindowsCE5.0的内存结构WindowsCE5.0的内存结构2GBUserSpaceSlot97:NK.EXEReservedStaticallyMappedVirtualAddresses:Un-CachedStaticallyMappedVirtualAddresses:CachedSlot0–CurrentProcessSlot1–XIPDLLcodeSlots2-32-ProcessesSlots33-63ObjectStoreandMemory-MappedFilesFFFFFFFFE0000000C4000000C2000000C0000000A0000000800000007FFFFFFF42000000040000000200000000000000Total4GBVirtualSpace2GBKernelSpaceKernelSpaceUserSpaceReservedKernelAddresses:KPAGE,TrapArea,Others地址范围用途0x00000000-0x41FFFFFF33个槽，每个槽32MB，每个进程占用一个槽0x42000000-0x7FFFFFFF共享区域，应用程序创建堆、内存映射文件等0x8000000-0x9FFFFFFF物理地址映射空间，有缓冲0xA000000-0xBFFFFFFF物理地址映射空间，无缓冲0xC000000-0xC1FFFFFF系统保留0xC200000-0xC3FFFFFFNK.EXE占用0xC400000-0xDFFFFFFF用户定义静态虚拟地址空间0xE000000-0xFFFFFFFF内核使用的虚拟地址内核与用户空间的地址分配ActiveProcessActiveProcessActiveProcessActiveProcessActiveProcessWindowsXP内存结构SystemReserved(kernelmodespace)0000000080000000FFFFFFFFApplicationSpaceWindowsCE内存结构SystemReserved(kernelmodespace)00000000040000004200000080000000FFFFFFFFActiveProcessActiveProcessActiveProcessActiveProcessActiveProcessActiveProcessApplicationSpaceReservedLargeMemoryArea(memorymappedfiles)ApplicationSpace00000000040000004200000080000000LargeMemoryArea(memorymappedfiles)虚拟内存中的SlotsApplicationSlots(Slots2-32)CurrentApplication(Slots0-1)2GigabytesDividedinto6432MByteSlots31slotsforLMA31slotsforapplications2slotsforcurrentapplicationSlot当一个应用程序启动时，内核为这个程序选择一个空闲的槽（Slot），并且加载所有的代码、资源，并分配堆栈，加载DLL等。当这个进程得到CPU使用权时，它的整个地址空间被内核映射到Slot0，也就是当前进程使用的地址空间，然后开始运行。Slot0每个进程在执行前都要映射到Slot0。由于进程使用的所有DLL可能来自不同的Slot，为避免所使用的DLL在映射到Slot0中出现地址空间冲突的现象，内核的加载器在加载DLL时会查找所有槽中加载的DLL的地址，保证在映射到Slot0时不会发生地址冲突现象。Slot2–Slot8Slot2：通常被Filesys.exe占用Slot3：通常被shell.exe占用Slot4：通常被device.exe占用Slot5：通常被gwes.exe占用Slot6：通常被ceemulsrv.exe占用Slot7：通常被explorer.exe占用Slot8：通常被services.exe占用Slot中的内存分配进程最低部的64KB作为保留区域。代码段从0x00010000开始加载，内核为代码段分配足够的虚拟地址空间。为只读数据和可读/可写数据分配空间。为资源数据分配空间。为默认堆和栈分配空间。Slot中的DLL加载非XIPDLL从进程最高端地址向下开始加载。非XIPDLL的加载按如下规则：内核先检查要加载的DLL是否已经被其它进程加载，如果加载过，就做一个地址的重定位。避免系统内多次加载相同DLL。如果没有加载过，就按照从槽的高地址到槽的低地址的顺序查找空闲的地址空间。然后分配足够的地址空间用于加载DLL。进程地址空间结构进程地址空间结构WindowsCE5.0同以前版本的WindowsCE操作系统在进程地址空间上有所不同。以前的WindowsCE把XIPDLL也加载到进程的32MB地址空间中。WindowsCE5.0把XIPDLL单独加载到Slot1中，这样对于每个进程来说，它总的地址空间就大了一倍，达到64MB。进程的地址空间Slot30Slot31Slot32...01FFFFFF000100000000000032MBProcessSpaceCurrentProcessXIPROMDLLsnk.exefilesys.exeshell.exedevice.exegwes.exeC4000000C2000000FreeVirtualSpaceSlot63...ResourceDLLsSlot2Slot3Slot4Slot5Slot1Slot00A0000003E0000003C000000400000004200000000000000040000000200000006000000080000000C000000...Slot97800000007E000000不同CPU的内存结构不同的CPU内存管理方法也不同。对于MIPS和SHX系列CPU来说，物理地址映射是由CPU完成的，WindowsCE内核可以直接访问512MB的物理内存。对于x86系列和ARM系列的CPU来说，在内核启动过程中它会将现有物理内存地址全部映射到0x80000000以上的虚拟地址空间中供内核以后使用。