石鋒

摘要：隨著我國(guó)科技水平的不斷發(fā)展和提高，很多行業(yè)和領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用都進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段，一些計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也給人們的工作和生活帶來(lái)很多便利。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中，也出現(xiàn)了很多實(shí)用的先進(jìn)技術(shù)，比如嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，本文將通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的運(yùn)用進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：嵌入式；實(shí)時(shí)軟件；計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）36-0254-02

當(dāng)前世界處在一個(gè)快速信息化的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)水平上也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，一些自主設(shè)計(jì)研發(fā)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也在實(shí)際應(yīng)用中得到了良好的反饋。其中的嵌入式實(shí)時(shí)軟件作為能夠?qū)τ?jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化的重要軟件，也在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)上發(fā)揮出了應(yīng)有的重要作用，對(duì)一些應(yīng)用系統(tǒng)中的漏洞和不足都能夠很好地克服，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能性上也都起到了加強(qiáng)的作用，受到了很多關(guān)注，也得到了市場(chǎng)的肯定。

1 嵌入式實(shí)時(shí)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體影響

1）嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用原理。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用原理主要就是結(jié)合實(shí)時(shí)處理技術(shù)，充分利用快速響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，滿足計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際需要。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的優(yōu)點(diǎn)就在于能夠?qū)Ψ?wù)請(qǐng)求做出快速有效的反映，并且更好地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分層設(shè)計(jì)，提高構(gòu)成系統(tǒng)的個(gè)模塊的獨(dú)立性。另外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行中也能大大提高安全性和穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到重要的輔助作用。

2）嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用特點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中合理地引入嵌入式實(shí)時(shí)軟件，那么對(duì)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力來(lái)說(shuō)，都會(huì)得到很大的改進(jìn)和提升，而且也能有效提高整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性。嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)體現(xiàn)為兩大部分的融合，一個(gè)是硬件，另一個(gè)是軟件。通常嵌入式實(shí)時(shí)軟件需要操作系統(tǒng)的支持，軟件通過(guò)調(diào)用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)來(lái)控制硬件，這樣的工作方式能夠讓軟件和硬件形成有益的交互。微處理器作為嵌入式實(shí)時(shí)軟件的核心部分，在操作系統(tǒng)的控制下，能夠讓軟件系統(tǒng)進(jìn)行多種任務(wù)的切換，能增強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的適應(yīng)面。還有一點(diǎn)就是，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部重要的存儲(chǔ)部分，操作系統(tǒng)能夠?qū)ζ淦鸬竭m當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)作用，這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)在進(jìn)行修復(fù)或優(yōu)化的過(guò)程中都能起到非常關(guān)鍵的作用，而且嵌入式操作系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)也具有非常良好的延展性，對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所能起到的作用也是不可估量的。

2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和開(kāi)發(fā)流程

相對(duì)于一般軟件的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程上基本類似。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都有著非常重要的基礎(chǔ)作用。首先，在設(shè)計(jì)開(kāi)始前需要設(shè)計(jì)人員對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行一次全方位的分析，以便對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件作出準(zhǔn)確的功能定位，從而有利于確認(rèn)設(shè)計(jì)的具體目標(biāo)，定位中系統(tǒng)的核心問(wèn)題。其次程序編碼應(yīng)該依據(jù)軟件工程的原則嚴(yán)格執(zhí)行，在保證系統(tǒng)效率的前提下，充分提高程序的可讀性，為應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)奠定良好的基礎(chǔ)。最后，設(shè)計(jì)人員還需要根據(jù)各種性能參數(shù)和指標(biāo)定義嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行調(diào)試，以便其能符合計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的使用要求。接下來(lái)就是對(duì)系統(tǒng)新功能的不斷完善和改進(jìn)。

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，因?yàn)楣δ苋蝿?wù)相對(duì)單一，因此可以適當(dāng)簡(jiǎn)化一些設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，讓整個(gè)過(guò)程更加簡(jiǎn)捷，以提升設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的效率。但是對(duì)于設(shè)計(jì)的可靠性，必須予以充分的重視，因?yàn)閷?duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可靠性往往是系統(tǒng)成敗的核心。

盡管嵌入式實(shí)時(shí)軟件在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)方面有著高效、方便的優(yōu)勢(shì)，但還是要注意依照嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的流程，不能違背一般軟件開(kāi)發(fā)的基本原則，以免造成不必要的人為損失。還有一點(diǎn)須要留意的就是，嵌入式實(shí)時(shí)軟件運(yùn)行的硬件環(huán)境通常性能較弱，如何充分利用和發(fā)揮硬件資源是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中必須關(guān)注的問(wèn)題。

2.1劃分任務(wù)

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中處于核心地位，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)都起著舉足輕重的效果。想要實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理、任務(wù)控制、任務(wù)間的通信、任務(wù)互斥與同步、資源管理這些功能，都要依靠于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其功能的根基。在這個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)上，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能，采取劃分解決的方式，能使軟件設(shè)計(jì)得到一定程度的簡(jiǎn)化。在對(duì)一些獨(dú)立功能進(jìn)行任務(wù)劃分的過(guò)程中，重點(diǎn)是對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程的深入分析，這種轉(zhuǎn)換有些是并行的，有些是串行的。對(duì)數(shù)據(jù)的并行轉(zhuǎn)化與執(zhí)行順序進(jìn)行確認(rèn)后，就能夠有效的對(duì)獨(dú)立任務(wù)進(jìn)行劃分了。而對(duì)工作劃分起到?jīng)Q定性作用的是數(shù)據(jù)通訊的異步關(guān)系，需要從以下兩個(gè)方面去進(jìn)行探討和剖析。第一個(gè)方面就是系統(tǒng)的內(nèi)部功能，這個(gè)功能指的就是將計(jì)算機(jī)軟件的并行任務(wù)劃分為，周期任務(wù)、異步和同步任務(wù)、應(yīng)用控制任務(wù)、用戶接口任務(wù)，并對(duì)這些同一時(shí)間段內(nèi)完成的各種功能進(jìn)行有效的整理，讓這個(gè)復(fù)雜過(guò)程變成一個(gè)統(tǒng)一的任務(wù)，通過(guò)對(duì)相同事件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成計(jì)算機(jī)軟件資源的共享。 第二個(gè)方面就是，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的I/O進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，要采用應(yīng)用程序輪詢和中斷的方式。采取這樣的方法主要是為了解決在應(yīng)用程序輪詢過(guò)程中，計(jì)算機(jī)CPU資源被大量占有的情況，而中斷方式的使用能夠?qū)τ?jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、實(shí)用性得到滿足。

2.2任務(wù)組織和存儲(chǔ)映像規(guī)劃

在完成對(duì)獨(dú)立任務(wù)的劃分后，受到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和任務(wù)邏輯關(guān)系的影響，系統(tǒng)的組織方式也會(huì)發(fā)生一些不同的變化，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的組織管理有著決定性的作用。因?yàn)榍度胧讲僮飨到y(tǒng)的重要應(yīng)用程序是保存在ROM和FLASH中的，所以選擇軟件系統(tǒng)必須要做好規(guī)劃，完成優(yōu)化的處理，這樣對(duì)于系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行才能起到有效的保障作用。作為嵌入式系統(tǒng)布局的重要組成部分，存儲(chǔ)映像的規(guī)劃和存儲(chǔ)器功能是整個(gè)布局的重點(diǎn)，需要從物理零地址中調(diào)取出嵌入式實(shí)時(shí)軟件的程序指令，在物理地址上進(jìn)行代碼設(shè)置。

2.3應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性和任務(wù)調(diào)度

在嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)時(shí)性上，應(yīng)該盡量使用軟實(shí)時(shí)性，其作用就是容許系統(tǒng)在可控時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)操作延遲。對(duì)任務(wù)的調(diào)度應(yīng)該盡量選擇那些基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度方式，如果在優(yōu)先級(jí)的軟件系統(tǒng)上運(yùn)行了較多的任務(wù)內(nèi)核，要及時(shí)他進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)任務(wù)的緊急程度來(lái)增加優(yōu)先級(jí)，還要進(jìn)行必要的任務(wù)拆分，減少關(guān)鍵任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。

2.4系統(tǒng)初始化

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，需要對(duì)軟件系統(tǒng)的初始化執(zhí)行進(jìn)行充分詳細(xì)的考慮和分析，初始化的代碼需要編寫在嵌入式操作系統(tǒng)的底層硬件和微內(nèi)核之間的硬件抽象層，以方便系統(tǒng)初始化和引導(dǎo)的正常進(jìn)行。作為嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)中的一部分，BIOS將會(huì)通過(guò)設(shè)定好的固定指令對(duì)系統(tǒng)的初始化工作進(jìn)行正確的運(yùn)行。

3 嵌入式實(shí)時(shí)軟件開(kāi)發(fā)的前景展望

嵌入式系統(tǒng)中包含了微處理器、I/O端口、圖形控制器以及編程部分，具有實(shí)時(shí)、多任務(wù)的能力。因此實(shí)時(shí)性、易控性、可操作性等方面比傳統(tǒng)的pc系統(tǒng)有較大的優(yōu)勢(shì)，具有非常廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用領(lǐng)域。

通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)方法的分析，我們也能夠看出，嵌入式實(shí)時(shí)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)中層次化模塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上都起到了推進(jìn)性的作用。在實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序以及底層硬件的結(jié)合方面，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠更好地完成運(yùn)行功能和運(yùn)算任務(wù)。當(dāng)然，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)也需要硬件平臺(tái)的支持，其對(duì)硬件平臺(tái)的依賴性還是很強(qiáng)的，這就需要在計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)軟硬件之間的關(guān)系進(jìn)行合理的規(guī)劃和安排。

4結(jié)語(yǔ)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是一次重要的改革和突破，它讓計(jì)算機(jī)的運(yùn)行環(huán)境有了更強(qiáng)的融合性與兼容性，這項(xiàng)技術(shù)的貢獻(xiàn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅于此，它在軟件設(shè)計(jì)的靈活性、可靠性、可操作性上也得到了極大的加強(qiáng)，而且其對(duì)操作速度的有效提升所帶來(lái)的影響也是不可估量的。總體來(lái)說(shuō)，嵌入性實(shí)時(shí)軟件對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的軟件設(shè)計(jì)行業(yè)來(lái)說(shuō)，提出了新的需求和問(wèn)題，對(duì)于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)都有著很高的積極意義。

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