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*                   Copyright (c) 2011-2012,李士偉
*                     All rights reserved.
*文 件 名：memory.c
*描    述：可變分區(qū)內(nèi)存管理，最先適應(yīng)算法
*當(dāng)前版本：V1.00
*作    者：李士偉
*創(chuàng)建日期：2011.09.29
**********************************************************************/
#include <mm\memory.h>
#include <kernel\asm.h>

INT32U              OSMemBase[OS_MEM_SIZE];  /* 配置內(nèi)存 */
OSMEMFreeBlkHead   *OSMemFreeList;

OSMEMInf __OSMemInf; /* 內(nèi)存信息 */

/*********************************************************************
*函 數(shù) 名：OS_InitMem
*描    述：初始化內(nèi)存，及相關(guān)的內(nèi)存管理全局變量
*輸入?yún)?shù)：無(wú)
*輸出參數(shù)：無(wú)
*返 回 值：無(wú)
*注    意：
**********************************************************************/
void OS_InitMem(void)
{
    
    OS_ENTER_CRITICAL();
    OSMemFreeList = (OSMEMFreeBlkHead *)(((INT32U)OSMemBase + sizeof(INT32U)-1) 
                    & (~(sizeof(INT32U)-1)));  /* 內(nèi)存基址字對(duì)齊 */

    OSMemFreeList->BlkNext = NULL;

    /* 因內(nèi)存基址字對(duì)齊處理，須重新計(jì)算內(nèi)存大小*/
    OSMemFreeList->BlkSize = ((OS_MEM_SIZE << 2) - 
    ((INT32U)OSMemFreeList - (INT32U)OSMemBase)+sizeof(INT32U)-1) 
                           & (~(sizeof(INT32U) - 1));

    OSMemFreeList->BlkPrev = NULL;
    
    /* 初始化內(nèi)存信息 */
    __OSMemInf.Usage = 0;
    __OSMemInf.TotalSize = OSMemFreeList->BlkSize;
    __OSMemInf.FreeSize = __OSMemInf.TotalSize;
    __OSMemInf.FreeBlks = 1;
    __OSMemInf.UsingBlks =0;

    OS_EXIT_CRITICAL();
}
/*********************************************************************
*函 數(shù) 名：API_GetMemInf
*描    述：獲取內(nèi)存使用信息
*輸入?yún)?shù)：無(wú)
*輸出參數(shù)：pMemInf 內(nèi)存信息結(jié)構(gòu)指針，內(nèi)存使用信息寫(xiě)入指針指向結(jié)構(gòu)體
*返 回 值：無(wú)
*注    意：
**********************************************************************/
void API_GetMemInf(OSMEMInf *pMemInf)
{
    OS_ENTER_CRITICAL();
    __OSMemInf.Usage = ((__OSMemInf.TotalSize - __OSMemInf.FreeSize) * 100)
                       / __OSMemInf.TotalSize;

    *pMemInf = __OSMemInf;

    OS_EXIT_CRITICAL();

}

/*********************************************************************
*函 數(shù) 名：malloc
*描    述：以字為單位分配內(nèi)存塊
*輸入?yún)?shù)：size: 分配內(nèi)存塊的字節(jié)數(shù),若分配的字節(jié)數(shù)非字的倍數(shù)，
*                會(huì)多分配1~3個(gè)字節(jié)湊齊字的倍數(shù)
*輸出參數(shù)：無(wú)
*返 回 值：分配的內(nèi)存塊指針，用戶要保證使用相同的指針值釋放內(nèi)存
*注    意：size 的值不能取0
**********************************************************************/
void* malloc(INT32U size)
{
    OSMEMFreeBlkHead *pblk;
    OSMEMUsingBlkHead *pUseblk;

    /* 按字分配內(nèi)存,計(jì)算需分配的內(nèi)存塊大小(單位字) */

    size  = (size + sizeof(OSMEMUsingBlkHead) + sizeof(INT32U) -1)
            & (~(sizeof(INT32U) - 1));

    OS_ENTER_CRITICAL();
    pblk  = OSMemFreeList;

    /* 查找足夠大的內(nèi)存塊 */
    while (pblk != NULL)
    {
        if (pblk->BlkSize >= size)
        {
            break;
        }
        pblk = pblk->BlkNext;
    }

    /* 找到足夠大的內(nèi)存塊 */
    if (pblk != NULL)
    {    
         /* 分配整塊內(nèi)存塊出去 */
        if ((pblk->BlkSize) < (size + sizeof(OSMEMFreeBlkHead))) 
        {
            if (pblk->BlkNext != NULL)
            {
                (pblk->BlkNext)->BlkPrev = pblk->BlkPrev;
            }

            if (pblk->BlkPrev != NULL) /* pblk 不是雙向鏈表頭節(jié)點(diǎn) */
            {
                (pblk->BlkPrev)->BlkNext = pblk->BlkNext;
            }
            else  /* pblk 是雙向鏈表頭節(jié)點(diǎn) */
            {
                OSMemFreeList = pblk->BlkNext;
            }

            size    = pblk->BlkSize;
            pUseblk = (OSMEMUsingBlkHead *)pblk;

            __OSMemInf.FreeBlks--; /* 空閑內(nèi)塊數(shù)量減1 */

        }
        else  /* 從內(nèi)存塊高端地址切分一塊內(nèi)存 */
        {
            pblk->BlkSize = pblk->BlkSize - size;
            pUseblk = (OSMEMUsingBlkHead *)
                     ((INT32U)pblk + (pblk->BlkSize));
        }

        pUseblk->SizeChk = size;
        pUseblk->Size    = size;

        __OSMemInf.FreeSize = __OSMemInf.FreeSize - size;
        __OSMemInf.UsingBlks++;

        OS_EXIT_CRITICAL();
        return (void *)((INT32U)pUseblk + sizeof(OSMEMUsingBlkHead));
    }
    /* 未找到足夠大的內(nèi)存塊 */
    OS_EXIT_CRITICAL();
    return NULL;
}

/*********************************************************************
*函 數(shù) 名：OS_FreeMemErr
*描    述：釋放內(nèi)存校驗(yàn)出錯(cuò)處理
*輸入?yún)?shù)：ptr: 釋放內(nèi)存塊的指針
*輸出參數(shù)：無(wú)
*返 回 值：無(wú)
*注    意：這個(gè)函數(shù)只是在內(nèi)存釋放出錯(cuò)時(shí)簡(jiǎn)單的重啟系統(tǒng)
**********************************************************************/
void OS_FreeMemErr(void *ptr)
{

    Reboot();  /* 重啟系統(tǒng) */

}

/*********************************************************************
*函 數(shù) 名：free
*描    述：釋放內(nèi)存
*輸入?yún)?shù)：ptr: 內(nèi)存塊指針
*輸出參數(shù)：無(wú)
*返 回 值：無(wú)
*注    意：
**********************************************************************/
void free(void *ptr)
{
    OSMEMFreeBlkHead *pFreeblk;
    OSMEMUsingBlkHead *pUseblk;
    INT32U size;

    pUseblk =(OSMEMUsingBlkHead *)((INT32U)ptr - sizeof(OSMEMUsingBlkHead));

    OS_ENTER_CRITICAL();

    if (pUseblk->SizeChk != pUseblk->Size) /* 內(nèi)存釋放大小校驗(yàn)出錯(cuò) */
    {
        OS_FreeMemErr(ptr);
        return;
    }

    size = pUseblk->Size;

    __OSMemInf.FreeSize +=size;
    __OSMemInf.UsingBlks--; /* 使用內(nèi)存塊計(jì)數(shù)減1 */

    pFreeblk = OSMemFreeList;

    if (pFreeblk == NULL)
    {

        OSMemFreeList = (OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk;
        OSMemFreeList->BlkNext = NULL;
        OSMemFreeList->BlkSize = size;
        OSMemFreeList->BlkPrev = NULL;

        __OSMemInf.FreeBlks++;  /* 空閑內(nèi)存塊計(jì)數(shù)加1 */

        OS_EXIT_CRITICAL();
        return ;
    }

    while (pFreeblk !=NULL)
    {
        /* 鏈表中存在高于釋放內(nèi)存塊首址的節(jié)點(diǎn) */
        if ((INT32U)pUseblk < (INT32U)pFreeblk)
        {
            if (pFreeblk->BlkPrev == NULL)
            {
                /* pFreeblk是雙向鏈表的頭節(jié)點(diǎn) */
                OSMemFreeList = (OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk;
                OSMemFreeList->BlkNext = pFreeblk;
                OSMemFreeList->BlkSize = size;
                OSMemFreeList->BlkPrev = NULL;
                pFreeblk->BlkPrev = OSMemFreeList;
                
                __OSMemInf.FreeBlks++;  /*空閑內(nèi)存塊計(jì)數(shù)加1 */

                /* pFreeblk 指向釋放的內(nèi)存塊節(jié)點(diǎn)，
                   在后面判斷是否與下一塊內(nèi)存合并*/
                pFreeblk = OSMemFreeList;

            }
            else
            {

                pFreeblk = pFreeblk->BlkPrev;
                if ((INT32U)pUseblk == (INT32U)pFreeblk
                                    + (pFreeblk->BlkSize))
                {
                    /* 與上一個(gè)內(nèi)存塊相鄰則合并 */
                    pFreeblk->BlkSize += size;
                }
                else
                {
                    /* 在雙向鏈表中創(chuàng)建一個(gè)新內(nèi)存塊節(jié)點(diǎn) */
                    ((OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk)->BlkNext = pFreeblk->BlkNext;
                    ((OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk)->BlkSize = size;
                    ((OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk)->BlkPrev = pFreeblk;
                    (pFreeblk->BlkNext)->BlkPrev = (OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk;
                     pFreeblk->BlkNext = (OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk;
                    __OSMemInf.FreeBlks++;  /*空閑內(nèi)存塊計(jì)數(shù)加1 */
                     /* pFreeblk 指向釋放的內(nèi)存塊節(jié)點(diǎn)，
                        在后面判斷是否與下一塊內(nèi)存合并*/
                     pFreeblk = pFreeblk->BlkNext;

                }
            }

            /* 判斷是否與存在的下一個(gè)內(nèi)存塊相鄰 */
            if (pFreeblk->BlkNext !=NULL)
            {
                /* 與下一個(gè)內(nèi)存塊相鄰則合并 */
                if ((INT32U)(pFreeblk->BlkNext) == (INT32U)pFreeblk 
                                + (pFreeblk->BlkSize))
                {
                    pFreeblk->BlkSize +=(pFreeblk->BlkNext)->BlkSize;
                    pFreeblk->BlkNext = (pFreeblk->BlkNext)->BlkNext;
                    if (pFreeblk->BlkNext != NULL)
                    {
                        (pFreeblk->BlkNext)->BlkPrev = pFreeblk;
                    }
                    
                    __OSMemInf.FreeBlks--;  /*空閑內(nèi)存塊計(jì)數(shù)減1 */
                }
            }

            OS_EXIT_CRITICAL();
            return ;
        }

        /* 釋放的內(nèi)存塊首址高于雙向鏈表最后一塊內(nèi)存首址 */
        if (pFreeblk->BlkNext == NULL)
        {
            if ((INT32U)pUseblk == (INT32U)pFreeblk + (pFreeblk->BlkSize))
            {
                /* 與上一個(gè)內(nèi)存塊相鄰則合并 */
                pFreeblk->BlkSize += size;
            }
            else
            {
                pFreeblk->BlkNext = (OSMEMFreeBlkHead *)pUseblk;
               (pFreeblk->BlkNext)->BlkNext = NULL;
               (pFreeblk->BlkNext)->BlkSize = size;
               (pFreeblk->BlkNext)->BlkPrev = pFreeblk;
                __OSMemInf.FreeBlks++;  /*空閑內(nèi)存塊計(jì)數(shù)加1 */
            }
            OS_EXIT_CRITICAL();
            return ;
        }
        pFreeblk = pFreeblk->BlkNext;
    }

}