智能嵌入式产品已深入到社会生活的方方面面,单核以及同构多核处理器的处理性能已难以满足应用的多样化需求,世界各大处理器产商已将异构多核处理器作为提升当今计算机处理能力的一个重要研究方向。异构多核处理器与存储器之间处理速度的不匹配问题是摆在处理器设计人员面前的重要问题,主要包括动态内存中的内存分配、内存回收以及内存碎片率。本文从异构多核处理器出发,对实时操作系统中的动态内存分配与回收算法进行研究与设计,在保证较低内存碎片率的前提下加快内存块的分配与回收速度,使处理器发挥出更高的性能。本文的主要研究工作如下:(1)针对异构多核多任务并行运行要求空闲内存块的分配速度快的问题,设计了基于马尔可夫链的动态内存分配算法。该算法首先记录内存块被申请的过程和次数,然后以申请次数构建不同大小内存块之间的转移概率矩阵,这样就可以在系统分配此次内存块时查找此时状态的下一次最大分配概率的内存块大小并预分配。当预分配成功时可减少处理器等待下一次内存块被分配的时间,当预分配不成功时则利用两级隔离匹配(Two Level Segregated Fit,TLSF)算法的位图与两级链表数据结构快速定位空闲内存块,让最坏查找时间可预计。此动态内存分配算法旨在减少处理器内核等待空闲内存块被分配的查找过程中所花费的时间,让异构多核处理器的性能得到充分发挥,以此来达到系统实时性要求。(2)针对异构多核内存回收速度要与内存分配速度相平衡以保持系统实时性与稳定性的问题,设计了内存块使用频率与马尔可夫链相结合的内存回收算法。该算法利用不同大小内存块的使用频率,并与马尔可夫链转移概率矩阵计算的下一次可能分配的内存块大小进行对比,如果此被频繁使用的内存块将在下一次大概率地被申请,则并不立即将其与相邻空闲内存块合并,确保被频繁使用的内存块可不经合并即可重复使用。此内存回收方法主要立足减少内存回收过程中的合并时间,同时也可减少切割大内存块的次数,确保系统的高实时性能与低内存碎片率。最后通过MPICH2搭建异构多核实验仿真平台,并将搭载了TLSF算法的嵌入式实时操作系统μC/OS-II移植到此平台上进行实验验证。对比测试结果表明,本文设计的动态内存分配策略在系统的实时性能与内存利用率两方面均有较高的提升。