RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 14। स्मृति की धाराएं: परिचय और बुनियादी सेवाएं

स्मृति के अनुभागों का उल्लेख पिछले लेखों (# 6) में से एक में पहले किया गया था, जहां सी मॉलोक () भाषा के मानक फ़ंक्शन के साथ तुलना की गई थी। एक विभाजन एक मेमोरी पूल (मेमोरी पूल) से प्राप्त क्षेत्र है। शेयरिंग मेमोरी मज़बूती से और निर्धारक रूप से आवंटित और मुक्त मेमोरी के लिए एक लचीला तरीका प्रदान करती है।

श्रृंखला में पिछले लेख:
अनुच्छेद # 13। टास्क डेटा संरचना और असमर्थित एपीआई कॉल
अनुच्छेद # 12 कार्यों के साथ काम करने के लिए सेवाएँ
अनुच्छेद # 11। कार्य: विन्यास और एपीआई के लिए परिचय
अनुच्छेद # 10 समयबद्धक: उन्नत सुविधाएँ और संदर्भ संरक्षण
अनुच्छेद # 9 समयबद्धक: कार्यान्वयन
अनुच्छेद # 8 न्यूक्लियस एसई: आंतरिक डिजाइन और परिनियोजन
अनुच्छेद # 7 न्यूक्लियस एसई: परिचय
अनुच्छेद # 6 अन्य RTOS सेवाएं
अनुच्छेद # ५ कार्य सहभागिता और सिंक्रनाइज़ेशन
अनुच्छेद # 4 कार्य, संदर्भ स्विचिंग, और व्यवधान
अनुच्छेद # ३ कार्य और योजना
अनुच्छेद # 2 आरटीओएस: संरचना और वास्तविक समय मोड
अनुच्छेद # 1। आरटीओएस: परिचय।

अनुभागों का उपयोग करना

न्यूक्लियस एसई में, विभाजन पूल निर्माण समय पर कॉन्फ़िगर किए जाते हैं। एक एकल एप्लिकेशन में 16 विभाजन पूल तक हो सकते हैं। यदि वे कॉन्फ़िगर नहीं किए गए हैं, तो इन पूलों से संबंधित डेटा संरचना और सेवा कॉल आवेदन में शामिल नहीं होंगे।

एक विभाजन पूल एक निश्चित आकार के ब्लॉकों की एक निश्चित संख्या में विभाजित स्मृति क्षेत्र है। डेवलपर का प्रत्येक पूल में विभाजन के आकार और संख्या पर पूर्ण नियंत्रण होता है। कार्य मेमोरी के आवंटित वर्गों का अनुरोध कर सकते हैं और भंडारण क्षेत्र के लिए एक संकेतक प्राप्त कर सकते हैं और आवंटित अनुभाग के बाहर डेटा नहीं लिखना चाहिए। API फ़ंक्शन के लिए पॉइंटर पास करते समय किसी भी कार्य से एक अनुभाग को मुक्त किया जा सकता है। एक विभाजन आवंटित करने का अनुरोध जब कोई स्वतंत्र विभाजन नहीं है, तो चयनित एपीआई कॉल पैरामीटर और न्यूक्लियस एसई कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, त्रुटि या अनुरोध का निलंबन हो सकता है।

मेमोरी विभाजन स्थापित करना

विभाजन पूल की संख्या

अधिकांश न्यूक्लियस एसई ऑब्जेक्ट्स की तरह, विभाजन पूल कॉन्फ़िगरेशन मुख्य रूप से nuse_config.h में #define निर्देश का उपयोग करके किया जाता है। मुख्य पैरामीटर NUSE_PARTITION_POOL_NUMBER है , जो निर्धारित करता है कि आवेदन में कितने विभाजन पूल परिभाषित हैं। डिफ़ॉल्ट मान 0 है (यानी, विभाजन पूल का उपयोग नहीं किया जाता है), डेवलपर 0 से 16 तक कोई भी मान सेट कर सकता है। अन्य मान एक संकलन त्रुटि का कारण बनेंगे , जो nuse_config_check.h में सत्यापन के दौरान पाया गया था (यह nuse_config.c में शामिल है, और) , इसलिए, इस मॉड्यूल के साथ संकलित करता है), जो # निर्देश के संकलन की ओर जाता है।

एक गैर-अक्षीय मूल्य चुनना विभाजन पूल को सक्रिय करने का एक प्राथमिकता तरीका है। यह डेटा संरचनाओं की परिभाषा और उचित आकार के असाइनमेंट की ओर जाता है। रोम में डेटा संरचनाओं को उपयुक्त मानों के साथ आरंभ किया जाना चाहिए जो प्रत्येक विभाजन पूल का वर्णन करते हैं। डेटा संरचनाओं के बारे में अधिक जानकारी अगले लेख में होगी। यह चयन एपीआई सेटिंग्स को भी सक्रिय करता है।

एपीआई कॉल को सक्रिय करें

नाभिक एसई में प्रत्येक एपीआई फ़ंक्शन (उपयोगिता कॉल) nuse_config.h में #define निर्देश द्वारा सक्रिय होता है। विभाजन पूल के लिए, इनमें शामिल हैं:

NUSE_PARTITION_ALLOCATE
NUSE_PARTITION_DEALLOCATE
NUSE_PARTITION_POOL_INFORMATION
NUSE_PARTITION_POOL_COUNT

डिफ़ॉल्ट रूप से, वे सभी FALSE में सेट होते हैं, इस प्रकार प्रत्येक सेवा कॉल को अक्षम करते हैं और कार्यान्वयन कोड को शामिल करने से रोकते हैं। एप्लिकेशन में विभाजन पूल को कॉन्फ़िगर करने के लिए, आपको आवश्यक एपीआई कॉल का चयन करना होगा और संबंधित निर्देशों को TRUE पर सेट करना होगा।

निम्नलिखित डिफ़ॉल्ट nuse_config.h फ़ाइल का एक अंश है:



यदि विभाजन पूल API फ़ंक्शन सक्रिय है, लेकिन पूल कॉन्फ़िगर नहीं किए गए हैं, तो संकलन त्रुटि उत्पन्न होती है (केवल NUSE_Partition_Pool_Count () , जो हमेशा सक्षम है) को छोड़कर। यदि आपका कोड API कॉल का उपयोग करता है जिसे सक्रिय नहीं किया गया है, तो एक लेआउट त्रुटि उत्पन्न होगी क्योंकि कार्यान्वयन कोड को एप्लिकेशन में शामिल नहीं किया गया था।

विभाजन पूल उपयोगिता कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस विभाजन पूल से संबंधित सात उपयोगिता कॉल का समर्थन करता है, जो निम्नलिखित कार्यक्षमता प्रदान करता है:

कार्यात्मक विवरण	नाभिक आरटीओएस	न्यूक्लियस एसई
अनुभाग चयन	NU_Allocate_Partition ()	NUSE_Partition_Allocate ()
अनुभाग जारी	NU_Deallocate_Partition ()	NUSE_Partition_Deallocate ()
जानकारी प्रदान करना एक विशेष विभाजन पूल के बारे में	NU_Partition_Pool_Information ()	NUSE_Partition_Pool_Information ()
कॉन्फ़िगर की गई मात्रा (वर्तमान में) का मान लौटाएं अनुप्रयोग पूल	NU_Established_Partition_Pools ()	NUSE_Partition_Pool_Count ()
एप्लिकेशन में एक नया विभाजन पूल जोड़ना (बनाना)	NU_Create_Partition_Pool ()	लागू नहीं किया गया।
एक अनुप्रयोग से एक विभाजन पूल को बदलना (हटाना)	NU_Delete_Partition_Pool ()	लागू नहीं किया गया।
वर्तमान में एप्लिकेशन में मौजूद सभी पार्टीशन पूल में लौटने वाले पॉइंटर्स	NU_Partition_Pool_Pointers ()	लागू नहीं किया गया।

प्रत्येक कॉल के कार्यान्वयन पर विस्तार से चर्चा की जाएगी।

यह ध्यान देने योग्य है कि न तो न्यूक्लियस आरटीओएस और न ही न्यूक्लियस एसई में रिबूट फ़ंक्शन है। यह उद्देश्य पर किया जाता है। बहुत बार, एक कार्य एक खंड आवंटित करता है और एक संकेतक को दूसरे कार्य (जो बाद में इसे मुक्त कर सकता है) को पास करता है। यदि आप विभाजन पूल को पुनः लोड करते हैं, तो सभी विभाजनों को अप्रयुक्त के रूप में चिह्नित किया जाएगा, हालांकि, सभी कार्यों की निगरानी और अधिसूचित करने के लिए कोई तंत्र नहीं है जो विभाजन का उपयोग कर सकते हैं।

विभाजन और रिलीज़ सेवाएँ

विभाजन पूल के साथ मौलिक संचालन पूल में विभाजन का आवंटन है (यानी विभाजन को उपयोग के रूप में चिह्नित करना और उसका पता वापस करना) और विभाजन को जारी करना (यानी विभाजन अप्रयुक्त के रूप में चिह्नित है)। न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई इन ऑपरेशनों के लिए दो बुनियादी एपीआई कॉल प्रदान करते हैं, जो नीचे वर्णित हैं।

अनुभाग चयन

विभाजन आवंटन के लिए न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल बहुत लचीला है, जो डेवलपर्स को अनिश्चित काल के लिए या बिना समय-सीमा के कार्यों को रोकने की अनुमति देता है यदि ऑपरेशन तुरंत पूरा नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जब आप एक पूल से एक विभाजन आवंटित करने का प्रयास करते हैं जिसमें सभी विभाजन पहले से ही वितरित किए जाते हैं। न्यूक्लियस एसई एक ही सेवा प्रदान करता है, इसमें केवल रुके हुए कार्य वैकल्पिक होते हैं, और एक टाइमआउट लागू नहीं किया जाता है।

न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल टू पार्टिशन

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Allocate_Partition (NU_PARTITION_POOL * पूल, VOID ** return_pointer, UNSIGNED सस्पेंड);

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NU_NO_PARTITION - कोई अनुभाग उपलब्ध नहीं हैं;
NU_INVALID_POOL - अमान्य विभाजन पूल सूचक;
NU_INVALID_POINTER - लौटाए गए डेटा ( NULL ) के लिए एक अशक्त सूचक पारित किया;
NU_INVALID_SUSPEND - किसी कार्य को स्थगित करने का प्रयास उस कार्य से जुड़ा हुआ था जिसे कार्य से संबद्ध नहीं किया गया था;
NU_TIMEOUT - निर्दिष्ट प्रतीक्षा अवधि के लिए निलंबन के बाद भी कोई विभाजन उपलब्ध नहीं हैं;
NU_POOL_DELETED - कार्य स्थगित होने पर विभाजन पूल हटा दिया गया था।

एक विभाजन को उजागर करने के लिए न्यूक्लियस एसई एपीआई कॉल

यह एपीआई कॉल न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की मुख्य कार्यक्षमता का समर्थन करता है।

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NUSE_Partition_Allocate (NUSE_PARTITION_POOL पूल, ADDR * return_pointer, U8 सस्पेंड);

विकल्प:

पूल - प्रयुक्त विभाजन पूल का सूचकांक (आईडी);
return_pointer - ADDR के एक चर के लिए सूचक, जो चयनित अनुभाग का पता लेता है;
निलंबन - कार्य को रोकने के लिए पैरामीटर; यह मानों को ले सकता है NUSE_NO_SUSPEND या NUSE_SUSPEND ।

वापसी मूल्य:

NUSE_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NUSE_NO_PARTITION - कोई अनुभाग उपलब्ध नहीं हैं;
NUSE_INVALID_POOL - अमान्य विभाजन पूल सूचकांक;
NUSE_INVALID_POINTER - लौटाए गए डेटा ( NULL ) के लिए एक अशक्त सूचक पारित किया;
NUSE_INVALID_SUSPEND- किसी कार्य को स्थगित करने का प्रयास उस थ्रेड से किया गया था जो कार्य से संबद्ध नहीं था या जब लॉकिंग API अक्षम थे।

न्यूक्लियस एसई में विभाजन आवंटन कार्यान्वयन

API फ़ंक्शन कोड NUSE_Partition_Allocate को मापदंडों की जांच करने के बाद सशर्त संकलन का उपयोग करके चुना जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि एपीआई कॉल ब्लॉक (कार्य निलंबित) सक्रिय है या नहीं। नीचे हम इन दोनों विकल्पों पर अलग से विचार करेंगे।

यदि अवरुद्ध कॉल निष्क्रिय हैं, तो API कॉल बहुत सरल है:



सबसे पहले, मुफ्त विभाजन की उपलब्धता की जाँच की जाती है। यदि इस तरह के विभाजन नहीं हैं, तो एक त्रुटि लौटा दी जाती है ( NUSE_NO_PARTITION )। फिर वर्गों की एक गणना है, जिसके दौरान पहले बाइट्स को शून्य मानों के लिए जांचा जाता है (जो इंगित करता है कि अनुभाग का उपयोग नहीं किया गया है)। जब ऐसा विभाजन पाया जाता है, तो उसे "उपयोग किया गया" ध्वज सौंपा जाता है, जिसमें विभाजन पूल का सूचकांक शामिल होता है (नीचे "विभाजन जारी करें" देखें), और अगले बाइट (वास्तविक डेटा क्षेत्र की शुरुआत) के लिए एक संकेतक लौटाता है। विभाजन संरचनाओं के डेटा संरचनाओं के बारे में स्पष्टीकरण डेटा संरचना अनुभाग में अगले लेख में प्रस्तुत किया जाएगा।

यदि लॉक सक्रिय है, तो इस API कॉल का कोड थोड़ा और जटिल हो जाता है:



कोड एक डू ... लूप में संलग्न है, जो तब तक चलता रहता है जब तक कि ठहराव पैरामीटर NUSE_SUSPEND है ।

यदि कोई विभाजन उपलब्ध नहीं है और ठहराव पैरामीटर NUSE_NO_SUSPEND है , तो API कॉल बंद हो जाता है और NUSE_NO_PARTITION वापस आ जाता है। यदि ठहराव पैरामीटर NUSE_SUSPEND पर सेट किया गया था, तो कार्य रुक जाता है। लौटते समय (उदाहरण के लिए, जब कोई कार्य फिर से शुरू होता है), NUSE_SUCCESS का रिटर्न मान बताता है कि कार्य फिर से शुरू किया गया था क्योंकि मेमोरी सेक्शन को मुक्त कर दिया गया था और कोड लूप की शुरुआत में वापस आ जाता है। चूंकि विभाजन पूल को फिर से लोड करने के लिए कोई एपीआई फ़ंक्शन नहीं हैं, इसलिए कार्यों को अन्य कारणों से फिर से शुरू नहीं किया जा सकता है, लेकिन अन्य प्रकार की वस्तुओं को अवरुद्ध करने की स्थिरता के लिए, NUSE_Task_Blocking_Rurnurn [] सत्यापन प्रक्रिया संरक्षित है।

अनुभाग जारी

न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई में सेक्शन की रिलीज इसे फिर से उपलब्ध कराती है। रिलीज से पहले, यह जांच नहीं करता है कि इस अनुभाग का उपयोग किसी कार्य द्वारा किया जाता है या नहीं, इसके लिए एप्लिकेशन प्रोग्रामर जिम्मेदार है। किसी अनुभाग को खाली करने के लिए केवल एक डेटा क्षेत्र के लिए एक पॉइंटर की आवश्यकता होती है।

न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल टू फ्री पार्टिशन

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Deallocate_Partition (VOID * विभाजन);

विकल्प:

विभाजन - डेटा क्षेत्र के लिए एक पॉइंटर ( विभाजन के NU_Allocate_Partition () फ़ंक्शन द्वारा लौटाया जा सकता है);

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NU_INVALID_POINTER - पूर्ण अनुभाग सूचक, या उपयोग किए गए मान्य अनुभाग को इंगित नहीं करता है।

न्यूक्लियस एसई एपीआई मुफ्त विभाजन को बुलाता है

यह एपीआई कॉल न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की मुख्य कार्यक्षमता का समर्थन करता है।

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NUSE_Partition_Deallocate (ADDR विभाजन);

विकल्प:

विभाजन - डेटा क्षेत्र के लिए एक संकेतक ( विभाजन के NUSE_Partition_Allocate () फ़ंक्शन द्वारा लौटाया)

वापसी मूल्य:

NUSE_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हो गया था;
NUSE_INVALID_POINTER - सेक्शन पॉइंटर null ( NULL ) है, या उपयोग किए गए एक मान्य अनुभाग को इंगित नहीं करता है

कार्यान्वयन

अवरुद्ध और गैर-अवरुद्ध एपीआई कार्यों का उपयोग करने के बजाय, NUSE_Partition_Deallocate () फ़ंक्शन में बस सशर्त रूप से संकलित अनुभाग शामिल है जो कार्यों को अनलॉक करने के लिए जिम्मेदार है। यह कोड अनुभागों को मुक्त करने के लिए लागू होता है:



सबसे पहले, खंड सूचकांक स्थिति बाइट से पुनर्प्राप्त किया जाता है। फिर, विभाजन की स्थिति "अप्रयुक्त" में बदल जाती है, उपयोग किए गए विभाजन का काउंटर कम हो जाता है, और फ़ंक्शन ऑपरेशन के सफल समापन की रिपोर्ट करता है।

यदि लॉक सक्रिय है, तो निम्न कोड का उपयोग उपलब्ध विभाजन पूल की प्रतीक्षा करने वाले कार्यों को फिर से शुरू करने के लिए किया जाता है:



यदि इस पूल में विभाजन आवंटित करते समय कार्यों को अवरुद्ध किया गया था, तो पहली तालिका फिर से शुरू होती है।

अगले लेख में, हम मेमोरी विभाजन से संबंधित अतिरिक्त एपीआई कॉल के साथ-साथ संबंधित डेटा संरचनाओं के बारे में बात करेंगे।

लेखक के बारे में: कॉलिन वाल्स तीस वर्षों से इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में काम कर रहे हैं, अपने अधिकांश समय को फर्मवेयर के लिए समर्पित करते हैं। वह अब मेंटर एंबेडेड (मेंटर ग्राफिक्स का एक प्रभाग) में एक फर्मवेयर इंजीनियर है। कॉलिन वाल्स अक्सर सम्मेलनों और सेमिनारों में बोलते हैं, कई तकनीकी लेखों के लेखक और फर्मवेयर पर दो किताबें। ब्रिटेन में रहता है।