嵌入式實時軟件在計算機軟件設(shè)計中的運用

黃燕飛

摘 要：在電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò)信息的急速共享為人們的生活、工作以及社會發(fā)展提供了更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和便利，然而在科技日新月異的時代里，計算機軟件的設(shè)計與應(yīng)用不僅與社會活動息息相關(guān)，更關(guān)系著國家科學(xué)技術(shù)水平能否趨向世界標準，因此，計算機軟件設(shè)計必須要以服務(wù)為基本原則，利用先進的設(shè)計理念加以融合和完善，不斷提高軟件開發(fā)技術(shù)，才能為科技進步添磚加瓦。文章研究了嵌入式實時軟件在計算機軟件設(shè)計中的運用。

關(guān)鍵詞：嵌入式實時軟件；計算機；軟件設(shè)計

1 嵌入式實時軟件的內(nèi)涵

嵌入式實時軟件的內(nèi)涵可分為嵌入式軟件和嵌入式實時操作系統(tǒng)，其中嵌入式軟件是指嵌入在硬件中的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件，用于執(zhí)行獨立功能的專用計算機系統(tǒng)；嵌入式實時操作系統(tǒng)廣義上就是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)，對計算機系統(tǒng)的軟件和硬件系統(tǒng)的可剪裁、功能、可靠性、成本、體積以及功能進行嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)軟件，強調(diào)硬件與軟件的協(xié)同性和整合性，嵌入式軟件和嵌入式操作系統(tǒng)二者密不可分，正是因為嵌入式實時軟件的整合優(yōu)化能力較強，所以其應(yīng)用范圍較為廣泛，包括國防、工業(yè)控制、商用辦公以及醫(yī)療等多個領(lǐng)域，例如手機、電腦、MP3/MP4以及電氣系統(tǒng)中的數(shù)碼相機和數(shù)字電視等都是利用嵌入式實時軟件對傳統(tǒng)產(chǎn)品進行智能化改造的產(chǎn)物[1]。

由于嵌入式實時軟件是一類應(yīng)用范圍較廣的計算機軟件，因此，在其具體應(yīng)用過程中，根據(jù)應(yīng)用的不同價值，可以體現(xiàn)出嵌入式實時軟件的不同技術(shù)特征，主要包括以下方面。

首先，可靠性。計算機系統(tǒng)的具體操作要依托于嵌入式軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)運行的時間、運行的可靠性都會對嵌入式操作系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，而嵌入式軟件系統(tǒng)的實際應(yīng)用價值就是對系統(tǒng)運行時間的有效控制和管理，若未在規(guī)定時間內(nèi)完成控制目標的分配和調(diào)度，就會影響嵌入式軟件系統(tǒng)的正常運行，系統(tǒng)安全性無法得到保障，軟件系統(tǒng)的可靠性也就無從考察，嚴重后果會直接造成計算機系統(tǒng)的癱瘓或是損壞。

其次，系統(tǒng)可靠性。只有在系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)上嵌入式軟件系統(tǒng)才能真正發(fā)揮作用，若計算機系統(tǒng)運行可靠性得不到保障，嵌入式軟件系統(tǒng)會受外部環(huán)境因素的影響，對計算機系統(tǒng)內(nèi)軟件的運行數(shù)據(jù)和相關(guān)信息資源的分配和調(diào)度起到負面作用，造成計算計系統(tǒng)運行秩序混亂，各系統(tǒng)之間產(chǎn)生嚴重沖突，在短時間內(nèi)產(chǎn)生高溫運行環(huán)境，導(dǎo)致計算機設(shè)備燒毀的嚴重后果[2]。

最后，時限性。時間限制是嵌入式軟件系統(tǒng)的先決因素之一，對軟件的實際應(yīng)用起到確定性作用。嚴格來講，嵌入式軟件系統(tǒng)必須在規(guī)定時間內(nèi)完成制定目標的管理，若是超出或是到達時限會直接造成系統(tǒng)的災(zāi)難性損壞，對計算機系統(tǒng)的整體運行造成嚴重的影響。

2 計算機軟件設(shè)計的內(nèi)涵

計算機系統(tǒng)意指用于數(shù)據(jù)庫管理的計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要由硬件及硬件子系統(tǒng)和軟件及軟件子系統(tǒng)構(gòu)成，硬件系統(tǒng)是借助光、電、磁和機械等運作原理構(gòu)成的各種物理部件之間的有機組合構(gòu)成，是計算機系統(tǒng)運行的實體；軟件系統(tǒng)是利用各種程序和文件對計算機整個系統(tǒng)按照規(guī)定路徑進行控制和指揮。計算機系統(tǒng)的設(shè)計實際上就是指對計算機軟件的設(shè)計，軟件又包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件是指對計算機及其外部設(shè)備、支持應(yīng)用軟件的開發(fā)和運行的計算機軟件進行控制和協(xié)調(diào)，一般包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。應(yīng)用軟件是指為特定領(lǐng)域開發(fā)，并服務(wù)于特定目的計算機軟件，所以說計算機軟件設(shè)計狹義就是對軟件的各組成部分的運行程序、數(shù)據(jù)以及相關(guān)文檔資料的收集、分析和處理功能進行優(yōu)化設(shè)計，從而實現(xiàn)計算機系統(tǒng)高效、高質(zhì)運行。

3 嵌入式實時軟件在計算機軟件設(shè)計中的具體應(yīng)用

隨著我國科技水平的不斷飛升，在我國計算機軟件設(shè)計中，嵌入式實時軟件的應(yīng)用有利于推動我國電子計算機軟件開發(fā)水平不斷提升，更是電子計算機技術(shù)未來發(fā)展的必然趨勢。

3.1 嵌入式實時軟件應(yīng)用于計算機軟件設(shè)計的特點

嵌入式實時軟件實際上就是由嵌入式技術(shù)和實時操作系統(tǒng)融合使用的一類計算機系統(tǒng)軟件。由于嵌入式軟件的技術(shù)特征，將嵌入式實時軟件應(yīng)用于計算機軟件設(shè)計過程中，體現(xiàn)出兼容性和專業(yè)性等特點。其中兼容性特點主要表現(xiàn)在嵌入式軟件可以通過在計算機系統(tǒng)嵌入微處理器，保證計算機系統(tǒng)中硬件和軟件系統(tǒng)同時運行，有利于提高計算機系統(tǒng)運行效率，同時系統(tǒng)本身的優(yōu)化處理能力得到提高。專業(yè)性特點表現(xiàn)在其涉及領(lǐng)域廣，應(yīng)用價值高，主要是因為電子計算技術(shù)的普及應(yīng)用，人們的生活、工作等一切社會活動與其之間的聯(lián)系密不可分，嵌入式實時軟件的優(yōu)化處理能力可以有效提高計算機硬件和軟件系統(tǒng)各自的運行效率和使用功能，同時又能使硬件各軟件系統(tǒng)融合使用，大大提高了電子計算機的運行質(zhì)量，為人們提供更加暢快、安全的應(yīng)用環(huán)境，專業(yè)性尤為突出。此外，嵌入式實時軟件的設(shè)計成本相對較低，運行過程中消耗的能量也較少，具有一定的經(jīng)濟適用特點。

3.2 在計算機軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的具體應(yīng)用策略

首先，嵌入式實時軟件可以實現(xiàn)計算機軟件功能的劃分。在嵌入式實時軟件設(shè)計中，一般情況下，在計算機系統(tǒng)運行過程中，系統(tǒng)內(nèi)各類軟件的獨立運行會使嵌入式實時軟件超負荷運行，將嵌入式實時軟件投入使用后，計算機系統(tǒng)的內(nèi)部功能就可以根據(jù)性能進行劃分，實現(xiàn)計算機軟件中硬件和軟件之間的交互融合，例如，計算機設(shè)備使用中常用到的C語言以及數(shù)字信號處理器、危機保護系統(tǒng)等都屬于嵌入式系統(tǒng)軟件的處理成果，有利于提高計算機軟件設(shè)計工作效率。另外，嵌入式實時軟件的設(shè)計應(yīng)用，還可以對計算機系統(tǒng)內(nèi)自帶應(yīng)用程序的運行情況作出科學(xué)分析，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)各相關(guān)軟件之間的協(xié)調(diào)運作能力進行優(yōu)化處理，自行將計算機系統(tǒng)運行軟件作出中斷處理的指示，完成軟件使用者切換上寫文的指令，對系統(tǒng)軟件中所有共享資源進行合理分配，增強計算機系統(tǒng)的整體運行效率，提高運行的穩(wěn)定性和可靠性。

其次，嵌入式實時軟件可以實現(xiàn)計算機軟件的遠程調(diào)控。在對計算機嵌入式實時軟件應(yīng)用中，系統(tǒng)會針對待處理目標利用實時處理技術(shù)提高計算機遠程調(diào)控的獨立性、安全性以及實用性。在計算機軟件設(shè)計過程中，嵌入式實時軟件可以有效地提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，對計算機系統(tǒng)內(nèi)部的存儲區(qū)域起到保護作用，從而為軟件的檢測和修復(fù)工作提供便利，極大程度地避免了產(chǎn)品存在缺陷問題的發(fā)生，可以較好地適應(yīng)計算機終端使用者對軟件質(zhì)量的高要求。

再次，在計算機軟件設(shè)計中，嵌入式實時軟件可以在系統(tǒng)中對各類軟件發(fā)出組織與布局的指令，主要通過在保證計算機軟件正常運行的前提下，在計算機系統(tǒng)中利用FLASH和ROM區(qū)域板塊的存儲功能將所有數(shù)據(jù)收集在一起，集中保管處理，同時嵌入式軟件通過對自身軟件系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成結(jié)構(gòu)進行組織和布局，實現(xiàn)優(yōu)化計算機系統(tǒng)的固化軟件?；诖?，嵌入式實時軟件的運用全過程就是對設(shè)定程序發(fā)出的指令及時傳輸?shù)较到y(tǒng)的終端控制中心，再由控制中心對系統(tǒng)運行的獨立軟件發(fā)出指令代碼，對ROM的運行情況，包括運行速度、運行質(zhì)量等方面進行優(yōu)化處理，從而提高計算機系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)處理能力，在數(shù)據(jù)時間、運行效率等方面的優(yōu)化為計算機系統(tǒng)軟件的運行提供安全、可靠的保障。

最后，嵌入式實時軟件的設(shè)計應(yīng)用可以實現(xiàn)短時間內(nèi)響應(yīng)計算機系統(tǒng)的調(diào)度指令。在嵌入式實時軟件的設(shè)計開發(fā)中，可以在軟件內(nèi)部設(shè)置微處理器，例如AT91RM9200處理器，該類處理器的外設(shè)接口較多，并且通過處理器中制約器的運行功能可以實現(xiàn)軟件的同步制約，在系統(tǒng)突發(fā)事件中，通過在嵌入式實時軟件中設(shè)置微處理器，可以還原系統(tǒng)的訪問功能，縮短軟件響應(yīng)系統(tǒng)的實踐，進而提高計算機系統(tǒng)軟件的運行效率。

4 結(jié)語

綜上所述，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和電子計算機技術(shù)等各類現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，計算機系統(tǒng)軟件的種類日漸增多，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性等方面的要求也隨之越來越高，將嵌入式實時軟件應(yīng)用在計算機軟件設(shè)計中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)計算機系統(tǒng)的硬件和軟件同時運行，還能大大提升整個系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量，由此可見，對嵌入式實時軟件的開發(fā)和利用進行創(chuàng)新性探索對推動社會發(fā)展具有重要意義，將是計算機軟件設(shè)計在未來發(fā)展的必然趨勢。