RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 15। मेमोरी विभाजन: सेवाएँ और डेटा संरचनाएँ

इस लेख में, हम आरटीओएस के मेमोरी सेक्शन की समीक्षा करना जारी रखते हैं।

न्यूक्लियस आरटीओएस में तीन एपीआई कॉल होते हैं जो स्टोरेज विभाजन पूल से संबंधित उपयोगिता कार्य प्रदान करते हैं: विभाजन पूल के बारे में जानकारी लौटाते हैं, एक आवेदन में विभाजन पूल की संख्या वापस करते हैं, और एक आवेदन में सभी विभाजन पूल में पॉइंटर्स लौटाते हैं। पहले दो चुनौतियां न्यूक्लियस एसई में लागू की जाती हैं।

श्रृंखला में पिछले लेख:
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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।

विभाजन पूल सूचना को पुनः प्राप्त करना

यह सेवा कॉल विभाजन पूल के बारे में आंशिक जानकारी प्रदान करता है। न्यूक्लियस एसई का कार्यान्वयन न्यूक्लियस आरटीओएस से भिन्न होता है क्योंकि यह कम जानकारी देता है क्योंकि नामकरण ऑब्जेक्ट्स और पॉज़ अनुरोध समर्थित नहीं हैं, और कार्य रोका नहीं जा सकता है।

न्यूक्लियस आरटीओएस में कॉलिंग विभाजन सूचना

कॉल प्रोटोटाइप:

स्टेटस NU_Partition_Pool_Information (NU_PARTITION_POOL * पूल, CHAR * नाम, VOID ** start_address, UNSIGNED * पूल_साइज़, UNSIGNED * पार्टीशन, UNSIGNED * उपलब्ध, UNSIGNED * आबंटित, OPTION_type_type.type/type/type/type_tol पर जाएं)

विकल्प:

पूल - विभाजन पूल का एक संकेतक जिसके बारे में जानकारी का अनुरोध किया जाता है;
नाम - विभाजन पूल के नाम के लिए 8-वर्ण गंतव्य क्षेत्र के लिए सूचक; शून्य को समाप्त करने के लिए एक स्थान शामिल है;
start_address - एक चर का एक संकेतक जो विभाजन पूल के डेटा क्षेत्र की शुरुआत के लिए एक संकेतक प्राप्त करता है;
पूल_साइज़ - एक चर का सूचक जो विभाजन पूल का आकार प्राप्त करता है (बाइट्स में);
विभाजन_साइज़ - एक चर के लिए सूचक जो किसी दिए गए पूल में विभाजन का आकार प्राप्त करता है;
उपलब्ध - एक चर का सूचक जो इस पूल में वर्तमान में उपलब्ध विभाजन की संख्या प्राप्त करता है;
आवंटित - एक चर के लिए एक संकेतक जो किसी दिए गए पूल में वर्तमान में उपयोग किए गए विभाजन की संख्या प्राप्त करता है;
सस्पेंड_टाइप - कार्य निलंबन के प्रकार को प्राप्त करने के लिए एक चर के लिए सूचक; मान्य निलंबन प्रकार: NU_FIFO और NU_PRIORITY ;
task_waiting - एक चर का सूचक जो किसी दिए गए विभाजन पूल में निलंबित कार्यों की संख्या प्राप्त करता है;
first_task - पॉइंटर पॉइंटर को पॉइंटर जिसमें पहले सस्पेंड टास्क का पॉइंटर होता है।

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हुआ;
NU_INVALID_POOL - विभाजन पूल में अमान्य सूचक।

न्यूक्लियस एसई में कॉलिंग विभाजन सूचना

कॉल प्रोटोटाइप:

STATUS NUSE_Partition_Pool_Information (NUSE_PARTITION_POOL पूल, ADDR * start_address, U32 * पूल_साइज़, U16 * पार्टीशन_साइज़, U8 * उपलब्ध, U8 * आवंटित, U8 * कार्य_ विकल्प, NUSE_TASK * first_task)

विकल्प:

पूल - विभाजन पूल का सूचकांक जिसके बारे में जानकारी मांगी जाती है;
start_address - एक चर का एक संकेतक जो विभाजन पूल के डेटा क्षेत्र की शुरुआत के लिए एक संकेतक प्राप्त करता है;
पूल_साइज़ - एक चर का सूचक जो विभाजन पूल का आकार प्राप्त करता है (बाइट्स में);
विभाजन_साइज़ - एक चर के लिए सूचक जो किसी दिए गए पूल में विभाजन का आकार प्राप्त करता है;
उपलब्ध - एक चर का सूचक जो इस पूल में वर्तमान में उपलब्ध विभाजन की संख्या प्राप्त करता है;
आवंटित - एक चर के लिए एक संकेतक जो किसी दिए गए पूल में वर्तमान में उपयोग किए गए विभाजन की संख्या प्राप्त करता है;
task_waiting - एक चर के लिए एक संकेतक जो इस विभाजन पूल में निलंबित कार्यों की संख्या प्राप्त करता है (यदि कार्य निलंबन अक्षम किया गया है, 0 वापस आ गया है);
first_task - NUSE_TASK के एक चर के लिए एक संकेतक, जो पहले निलंबित कार्य का सूचकांक प्राप्त करता है (यदि कार्य निलंबन अक्षम है, तो 0 वापस आ गया है)।

वापसी मूल्य:

NUSE_SUCCESS - कॉल सफलतापूर्वक पूरा हुआ;
NUSE_INVALID_POOL - अमान्य विभाजन पूल सूचकांक;
NUSE_INVALID_POINTER - पारित बिंदुओं में से एक या अधिक अमान्य है।

न्यूक्लियस एसई में सूचना पुनर्प्राप्ति और विभाजन पूल को लागू करना

इस तरह के एक एपीआई कॉल को कार्यान्वित करना सरल है:



फ़ंक्शन पार्टीशन पूल की स्थिति देता है। फिर, यदि एपीआई कॉल ब्लॉकिंग सक्रिय है, तो लंबित कार्यों की संख्या और उनमें से पहले का सूचकांक वापस आ जाता है (अन्यथा, ये पैरामीटर 0 पर सेट हैं)।

विभाजन पूल की संख्या प्राप्त करना

यह कॉल एप्लिकेशन में कॉन्फ़िगर किए गए विभाजन पूल की संख्या के बारे में जानकारी देता है। जबकि न्यूक्लियस आरटीओएस में यह संख्या समय के साथ बदलती है और रिटर्न वैल्यू पूल की वर्तमान संख्या का प्रतिनिधित्व करेगी, न्यूक्लियस एसई में रिटर्न वैल्यू असेंबली के दौरान सेट की जाती है और अपरिवर्तित रहती है।

न्यूक्लियस आरटीओएस में विभाजन पूल की संख्या प्राप्त करने की चुनौती

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

कॉल प्रोटोटाइप:

UNSIGNED NU_Established_Partition_Pools (VOID);

विकल्प:

अनुपस्थित हैं।

वापसी मूल्य:

एप्लिकेशन में बनाए गए विभाजन पूल की संख्या।

न्यूक्लियस एसई में विभाजन पूल की संख्या प्राप्त करने की चुनौती

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

कॉल प्रोटोटाइप:

U8 NUSE_Partition_Pool_Count (शून्य);

विकल्प:

अनुपस्थित हैं

वापसी मूल्य:

एप्लिकेशन में बनाए गए विभाजन पूल की संख्या।

कार्यान्वयन

इस API कॉल का क्रियान्वयन अत्यंत सरल है: NUSE_PARTITION_POOL_NUMBER प्रतीक का #define मान वापस आ गया है ।

डेटा संरचनाएं

अन्य सभी न्यूक्लियस एसई ऑब्जेक्ट की तरह, विभाजन पूल रोम और रैम दोनों में संरचना सरणियों का उपयोग करते हैं, जिनमें से संख्या सेटिंग्स में निर्दिष्ट पूल की संख्या पर निर्भर करती है।

मैं दृढ़ता से अनुशंसा करता हूं कि एप्लिकेशन कोड एपीआई कार्यों के माध्यम से ऐसी डेटा संरचनाओं का उपयोग करें, और सीधे नहीं। यह न्यूक्लियस एसई और अवांछित साइड इफेक्ट्स के भविष्य के संस्करणों के साथ असंगति से बचा जाता है, और न्यूक्लियर आरटीओएस के लिए एप्लिकेशन को पोर्ट करना भी सरल करता है। सेवा कॉल कोड और डीबगिंग की समझ को सुविधाजनक बनाने के लिए डेटा संरचनाओं का विस्तृत विवरण निम्नलिखित है।

रैम में रखा कर्नेल डेटा की संरचना

इन डेटा संरचनाओं में शामिल हैं:

NUSE_Partition_Pool_Partition_Used [] - प्रकार U8 की एक सरणी, प्रत्येक कॉन्फ़िगर किए गए विभाजन पूल के लिए एक प्रविष्टि है, जिसमें वर्तमान में उपयोग किए गए पूल के काउंटर हैं;
NUSE_Partition_Pool_Blocking_Count [] - प्रकार का एक सरणी U8 जिसमें प्रत्येक विभाजन पूल में अवरुद्ध कार्यों का एक काउंटर होता है। यह सरणी मौजूद है यदि एपीआई कॉल को ब्लॉक करना संभव है।

न्यूक्लियस एसई शुरू करते समय NUSE_Init_ Partition_Pool () का उपयोग करते हुए इस तरह की डेटा संरचनाओं को शून्य पर आरम्भ किया जाता है। यह तर्कसंगत है क्योंकि यह प्रत्येक पूल में प्रत्येक विभाजन को अप्रयुक्त (मुक्त) बनाता है। निम्नलिखित लेख न्यूक्लियस एसई में स्टार्टअप प्रक्रियाओं का पूरा विवरण प्रदान करेगा।

निम्नलिखित nuse_init.c फ़ाइल में डेटा संरचनाओं के विवरण हैं।

RAM उपयोगकर्ता डेटा

उपयोगकर्ता को प्रत्येक विभाजन पूल के लिए डेटा संग्रहीत करने के लिए रैम में एक क्षेत्र आवंटित करने की आवश्यकता होती है। रैम में स्थान की मात्रा को पूल में प्रत्येक विभाजन के लिए अतिरिक्त बाइट के साथ कॉन्फ़िगर किए गए विभाजन (नीचे "ROM में डेटा" देखें) की मात्रा के अनुरूप होना चाहिए। डेटा क्षेत्र का प्रत्येक खंड एक स्थिति बाइट से पहले है।

ROM डेटा

इनमें शामिल हैं:

NUSE_Partition_Pool_Data_Address [] - ADDR प्रकार की एक सरणी, प्रत्येक कॉन्फ़िगर किए गए विभाजन पूल के लिए एक प्रविष्टि के साथ, जिसमें डेटा भंडारण क्षेत्र की शुरुआत का पता होता है;
NUSE_Partition_Pool_Partition_Number [] - प्रत्येक कॉन्फ़िगर विभाजन पूल के लिए एक प्रविष्टि के साथ प्रकार U8 की एक सरणी जिसमें पूल में विभाजन की संख्या के बारे में जानकारी होती है;
NUSE_Partition_Pool_Partition_Size [] - प्रत्येक कॉन्फ़िगर किए गए विभाजन पूल के लिए एक प्रविष्टि के साथ प्रकार U16 की एक सरणी, जिसमें पूलों के लिए विभाजन का आकार है।

ऐसी डेटा संरचनाएँ nuse_config.c में घोषित और आरंभिक ( वैधानिक रूप से) हैं:

विभाजन पूल के लिए डेटा पदचिह्न

न्यूक्लियस एसई में सभी मुख्य वस्तुओं के रूप में, विभाजन पूल के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा अनुमानित है।

सभी अनुप्रयोग विभाजन पूल के लिए ROM आकार (बाइट्स में) की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

NUSE_PARTITION_POOL_NUMBER * (आकार (ADDR) + 2)

जब एपीवाई कॉल ब्लॉकिंग सक्रिय हो जाती है तो सभी एप्लिकेशन पार्टिशन पूल के लिए रैम में कर्नेल डेटा की मात्रा विभाजन पूल में केवल 2 बाइट्स लेती है, और जब ब्लॉकिंग सक्रिय नहीं होती है, तो यह 1 बाइट लेता है।

रैम में उपयोगकर्ता डेटा को संग्रहीत करने के लिए मेमोरी की मात्रा प्रत्येक विभाजन पूल के लिए भिन्न होती है, हालांकि, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सूचकांक n वाले पूल के लिए इसकी गणना इस प्रकार की जा सकती है:

NUSE_Partition_Pool_Partition_Number [n] *
(NUSE_Partition_Pool_Partition_Size [n] + 1)

अवास्तविक एपीआई कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस में लागू विभाजन पूल के लिए तीन एपीआई कॉल न्यूक्लियस एसई में समर्थित नहीं हैं।

विभाजन पूल बनाएँ

यह एपीआई कॉल एक विभाजन पूल बनाता है। न्यूक्लियस एसई को इसकी आवश्यकता नहीं है क्योंकि कार्यों को सांख्यिकीय रूप से बनाया जाता है।

कॉल प्रोटोटाइप:

STATUS NU_Create_Partition_Pool (NU_PARTITION_POOL * पूल, CHAR * नाम, VOID * start_address, UNSIGNED पूल_साइज़, UNSIGNED पार्टीशन_साइज़, ऑप्‍शन सस्पेंड_टाइप);

विकल्प:

पूल - उपयोगकर्ता-परिभाषित विभाजन पूल नियंत्रण इकाई के लिए एक संकेतक; अन्य एपीआई कॉल में विभाजन पूल के हैंडल के रूप में उपयोग किया जाता है;
नाम - विभाजन पूल के नाम के लिए एक सूचक, एक समाप्ति शून्य के साथ 7-वर्ण स्ट्रिंग;
start_address - विभाजन पूल के मेमोरी क्षेत्र के लिए प्रारंभ पता सेट करता है;
पूल_साइज़ - बाइट्स में मेमोरी की कुल मात्रा;
part_size - पूल में प्रत्येक विभाजन के लिए बाइट्स में स्मृति की मात्रा। इसके शीर्ष पर, प्रत्येक अनुभाग के साथ एक अतिरिक्त छोटी मात्रा में मेमोरी आवंटित की जाती है, जिसे उपयोग किए गए दो डेटा पॉइंटर्स के लिए धन्यवाद दिया जाता है।
सस्पेंड_टाइप - यह निर्धारित करता है कि विभाजन पूल में कार्यों को कैसे निलंबित किया जाता है; वैध पैरामीटर विकल्प NU_FIFO और NU_PRIORITY हैं ।

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल के सफल समापन का संकेत देता है;
NU_INVALID_POOL - विभाजन पूल नियंत्रण इकाई ( NULL ) के शून्य मान को इंगित करता है;
NU_INVALID_MEMORY - प्रारंभ_ पते ( NULL ) द्वारा परिभाषित मेमोरी क्षेत्र के शून्य मान को इंगित करता है;
NU_INVALID_SIZE - इंगित करता है कि विभाजन का आकार विभाजन के लिए आवंटित मेमोरी से 0 या अधिक है;
NU_INVALID_SUSPEND - अमान्य सस्पेंड_टाइप मान।

विभाजन पूल हटाना

यह एपीआई कॉल एक पूर्व निर्मित पार्टीशन पूल को हटा देता है। न्यूक्लियस एसई को इसकी आवश्यकता नहीं है क्योंकि ऑब्जेक्ट्स सांख्यिकीय रूप से बनाए जाते हैं और हटाए नहीं जा सकते।

कॉल प्रोटोटाइप:

स्थिति NU_Delete_Partition_Pool (NU_PARTITION_POOL * पूल);

विकल्प:

पूल - विभाजन पूल नियंत्रण इकाई के लिए सूचक;

वापसी मूल्य:

NU_SUCCESS - कॉल के सफल समापन का संकेत देता है;
NU_INVALID_POOL - विभाजन पूल पॉइंटर के लिए एक अमान्य मान इंगित करता है;

विभाजन पूल संकेत

यह एपीआई कॉल सिस्टम में सभी विभाजन पूल के लिए संकेत की एक क्रमिक सूची बनाता है। न्यूक्लियस एसई को इसकी आवश्यकता नहीं है क्योंकि ऑब्जेक्ट्स इंडेक्स द्वारा पहचाने जाते हैं, न कि पॉइंटर से।

कॉल प्रोटोटाइप:

UNSIGNED NU_Partition_Pool_Pointers (NU_PARTITION_POOL ** सूचक_सूची, UNSIGNED maximum_pointers);

विकल्प:

पॉइंटर_लिस्ट - पॉइंटर्स ऑफ़ ए व्यू पॉइंट्स NU_PARTITION_POOL ; सरणी प्रणाली में कॉन्फ़िगर किए गए पूल के संकेत के साथ भरी हुई है;
max_pointers - पॉइंटर्स की अधिकतम संख्या जो सरणी में रखी जा सकती है।

वापसी मूल्य:

सरणी में NU_PARTITION_POOL पॉइंटर्स की संख्या।

नाभिक RTOS संगत

न्यूक्लियस एसई को विकसित करते समय, मुख्य कार्यों में से एक न्यूक्लियस आरटीओएस के साथ उच्च स्तर की कोड संगतता सुनिश्चित करना था। विभाजन पूल कोई अपवाद नहीं थे, और, डेवलपर के दृष्टिकोण से, उन्हें न्यूक्लियर आरटीओएस के समान ही लागू किया जाता है। असंगति के कुछ मौजूदा क्षेत्र स्वीकार्य हैं, हालांकि यह विचार करने योग्य है कि अंतिम कोड समझने में आसान है और स्मृति के संदर्भ में अधिक कुशल है। हालांकि, न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल का उपयोग लगभग सीधे न्यूक्लियस एसई कॉल के रूप में किया जा सकता है। न्यूक्लियस आरटीओएस उपयोगकर्ताओं द्वारा न्यूक्लियस एसई के उपयोग की जानकारी के साथ एक भविष्य के लेख की योजना बनाई गई है।

ऑब्जेक्ट पहचानकर्ता

न्यूक्लियस आरटीओएस में, सभी वस्तुओं को एक विशिष्ट प्रकार के डेटा संरचनाओं (नियंत्रण इकाइयों) द्वारा वर्णित किया जाता है। इस नियंत्रण खंड के लिए एक सूचक विभाजन पूल के लिए एक पहचानकर्ता के रूप में उपयोग किया जाता है। मैंने तय किया कि न्यूक्लियस एसई को स्मृति के अधिक कुशल उपयोग के लिए एक अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता है। सभी कर्नेल ऑब्जेक्ट को रैम और / या रोम में कई तालिकाओं द्वारा वर्णित किया जाता है। इन तालिकाओं का आकार सभी वस्तुओं के विन्यास योग्य प्रकारों की संख्या से निर्धारित होता है। किसी विशेष ऑब्जेक्ट के लिए पहचानकर्ता इन तालिकाओं में सूचकांक है। इसलिए, मैंने NUSE_PARTITION_POOL को U8 के समतुल्य निर्धारित किया , जिसके बाद इस प्रकार का एक चर (सूचक नहीं) कार्य के पहचानकर्ता के रूप में कार्य करता है। यह मामूली असंगतता यह पता लगाना आसान है कि कोड को न्यूक्लियस आरटीओएस से पोर्ट किया गया है या नहीं। ऑब्जेक्ट पहचानकर्ता आमतौर पर अपरिवर्तित संग्रहीत और प्रेषित होते हैं।

न्यूक्लियस आरटीओएस भी नामकरण विभाजन पूल का समर्थन करता है। इन नामों का उपयोग केवल डीबगिंग के लिए किया जाता है। मैंने उन्हें मेमोरी बचाने के लिए न्यूक्लियस एसई से बाहर कर दिया।

वर्गों की संख्या और उनकी मात्रा

न्यूक्लियस आरटीओएस में, विभाजन पूल पूल की कुल मात्रा और विभाजन की मात्रा के आधार पर कॉन्फ़िगर किया गया है (जो 2 और बिंदुओं को ले जाता है)। इन मापदंडों को UNSIGNED (लगभग 32 बिट्स) के रूप में परिभाषित किया गया है। न्यूक्लियस एसई में, विभाजन पूल को विभाजन के आकार (जिसके लिए एक अतिरिक्त बाइट जोड़ा गया है) और विभाजन की कुल संख्या के आधार पर कॉन्फ़िगर किया गया है। इन मापदंडों को क्रमशः यू 16 और यू 8 के रूप में परिभाषित किया गया है।

अवास्तविक एपीआई कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस विभाजन पूल के साथ काम करने के लिए 7 कॉल का समर्थन करता है, जिनमें से 3 न्यूक्लियस एसई में लागू नहीं होते हैं। इन चुनौतियों और उनके बहिष्करण के कारणों के बारे में अधिक जानकारी ऊपर उल्लिखित है।

अगला लेख संकेतों के बारे में होगा।

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 हैं। ब्रिटेन में रहता है। कॉलिन का पेशेवर ब्लॉग , ई-मेल: colin_walls@mentor.com।