随着物联网的发展,基于Forth虚拟机的嵌入式操作系统在心率监测器、生物基因工程、人工智能、机器学习等热门领域的应用越来越广泛,对系统的实时性、并发性、稳定性和安全性的要求不断提高,对系统的内存管理也提出了新的需求。可靠、高效的内存管理模块成为该系统不可或缺的部分。然而基于Forth虚拟机的嵌入式操作系统原有的内存管理则沿用了Forth系统一贯的方式和习惯。这类系统通常采用已知调度时机的协同式轮询调度机制,使得系统的内存映像可预知。为了简化系统设计、充分发挥Forth擅长的底层操作能力,在多任务内存空间管理上采用了静态的方式向内存地址增加的方向为任务顺序地分配内存,并且不提供内存回收和空间复用机制,将内存直接交给开发者管理,没有提供完整的内存管理模块。随着基于Forth虚拟机的优先级抢占和分时轮转调度算法研究的兴起,实时、并发多任务的出现使得调度时机和内存映像变得无法预知,现有粗放式的内存管理方式将难以适应当今Forth系统的发展。为了提高系统的内存利用率、增加系统的稳定性和安全性、方便开发者使用,有必要打破Forth原有的内存管理方式,开发一种基于Forth虚拟机的动态内存管理模块,以满足基于Forth虚拟机的嵌入式操作系统在实时性、并发性等方面的需求。本文选题于国家自然科学基金资助项目——Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术研究的子课题,为多任务管理、多任务实时调度等相关子课题的研究提供动态内存管理模块。本文通过对Forth虚拟机、任务调度、多任务管理等关键技术的研究,设计并实现了一种基于Forth虚拟机的嵌入式操作系统的动态分区内存管理算法,并在嵌入式平台上验证了该算法的正确性、可行性和有效性。该算法实现了硬件抽象,屏蔽了系统底层硬件细节,增加了算法的可移植性,不仅提供了内存分配和内存回收机制,还实现了内存信息掉电恢复功能,为选题项目的其它子课题的研究提供了安全、高效的内存管理模块。