動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

張自亮

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 新鄭 451100）

近幾年來，隨著國內(nèi)外各領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的持續(xù)升級以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷拓展，人們的生存環(huán)境日新月異，同時，人們的視野較以往更加開闊.在這種情形之下，往往會在諸多領(lǐng)域的建設(shè)過程中融合更新的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)人類的構(gòu)想.在舒適化、智能化生存空間及物質(zhì)項目設(shè)計思路的導(dǎo)向下，人們對于計算機(jī)軟件以及各類型電子設(shè)備的體驗(yàn)與應(yīng)用的要求日趨提升.基于此，實(shí)現(xiàn)動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計內(nèi)容具備較高的社會價值.

1 淺析動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計

針對動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)化的需求分析，結(jié)合動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計原則，來最終整合基于動態(tài)可重構(gòu)、可穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計項目當(dāng)中的核心內(nèi)容.通過動態(tài)可重構(gòu)模塊操作模型設(shè)計，虛擬一套軟件平臺設(shè)計模型，且該系統(tǒng)模型需要與應(yīng)用軟件開發(fā)規(guī)范相契合.

1.1 傳統(tǒng)可穿戴式計算機(jī)軟件平臺及其設(shè)計框架概述

從總體來看，以往人們所設(shè)計出的可穿戴式計算機(jī)軟件平臺的框架較為簡單，傳統(tǒng)可穿戴式計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計框架當(dāng)中的技術(shù)處理模塊往往是固定的，在設(shè)計目標(biāo)對象時，直接套用便可以實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計.鑒于可穿戴式技術(shù)的特殊性，即可穿戴式計算機(jī)的動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)較為復(fù)雜，只有成熟的技術(shù)人員才能駕馭其特性，這就是之所以長期以來計算機(jī)軟件平臺開發(fā)設(shè)計內(nèi)容極力回避動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺項目研發(fā)的關(guān)鍵原因[1].隨著科技手段的不斷創(chuàng)新，小型電子設(shè)備的應(yīng)用已然成為時代的主流，所以，在現(xiàn)有的技術(shù)水平之下，能夠從可穿戴計算機(jī)軟件平臺的開發(fā)設(shè)備著手來提升可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性，其趨勢朝向動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計項目發(fā)展.

1.2 動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計的基本原則

基于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的穿戴式計算機(jī)軟件本身的開發(fā)需要相關(guān)的技術(shù)人員對FPGA（即現(xiàn)場可編程邏輯門陳列）工作原理有所涉獵，并熟知其中的操作環(huán)節(jié).從目前總體的計算機(jī)軟件平臺的開發(fā)設(shè)計的核心內(nèi)容來看，可穿戴式計算機(jī)軟件平臺開發(fā)設(shè)計工作是一項需要系統(tǒng)規(guī)劃的項目，該平臺之下的軟件開發(fā)環(huán)節(jié)的工作量巨大，過程較為繁雜瑣碎，所耗費(fèi)時間較長，而且，在以往的軟件設(shè)計過程中，能耗較高[1].在這種情況之下，針對穿戴式計算機(jī)軟件平臺設(shè)計項目的研究極為關(guān)鍵，如若采用合理、高效的技術(shù)來為其做支撐，則效用就突顯出來.從實(shí)踐過程來看，在可穿戴式計算機(jī)軟件平臺之上，能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的可穿戴計算機(jī)軟件項目的開發(fā)及模擬運(yùn)作，這就為日后提升可穿戴計算機(jī)設(shè)備的性能打下堅實(shí)的基礎(chǔ).

1.3 動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計的核心內(nèi)容分析

從具體設(shè)計內(nèi)容來看，可穿戴式計算機(jī)軟件平臺設(shè)計對于降低能源消耗標(biāo)準(zhǔn)的要求更高.我們在實(shí)踐中所得到的反饋是，可穿戴式計算機(jī)中各類型軟件的能耗不能過高，以此來保證該設(shè)備能夠長時間運(yùn)作.基于此，可穿戴式計算機(jī)軟件平臺的開發(fā)設(shè)計的過程中就需要重點(diǎn)偏向降低能源消耗的目標(biāo)來執(zhí)行操作.實(shí)際上，鑒于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)本身的能耗較低的特點(diǎn)，在該技術(shù)支撐下的可穿戴式計算機(jī)軟件平臺所設(shè)計出來的軟件也同樣具備低能耗的特性.與此同時，可穿戴式計算機(jī)軟件平臺設(shè)計對于軟件的人機(jī)交互特性的標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)謹(jǐn).對于當(dāng)今社會而言，電子設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能似乎是設(shè)備本身就應(yīng)具備的最基礎(chǔ)的功能之一，這是信息時代的到來給人們留有的印象，因此，對于可穿戴式計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計必然要具備更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)互通特性.在動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的影響下，激發(fā)出可穿戴式計算機(jī)軟件的更高級的性能，即在移動的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交互的過程[3].從整體情況來看，動態(tài)可重構(gòu)可穿戴式計算機(jī)軟件平臺設(shè)計大致結(jié)構(gòu)較為明晰，具體來看，可穿戴式計算機(jī)軟件平臺的結(jié)構(gòu)主體分為六個主要部分，即軟件平臺的應(yīng)用層、框架庫層、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)層、操作系統(tǒng)層、驅(qū)動程序?qū)右约坝嬎銠C(jī)硬件層.每個層面的具體職能作用很容易從字面上理解，其中，最為關(guān)鍵的、同時也是整個軟件平臺架構(gòu)中的核心層便是框架庫層，該層不僅為上層應(yīng)用供應(yīng)通用的框架哭與可重構(gòu)性質(zhì)的框架庫，而且，還是上層應(yīng)用賴以實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)性技術(shù)特征的基礎(chǔ)，以及硬件設(shè)備的控制核心層[2].

通過研究傳統(tǒng)模式下的可穿戴式計算機(jī)軟件平臺及其設(shè)計框架的核心內(nèi)容，能夠進(jìn)一步了解該類型軟件平臺所需的關(guān)鍵技術(shù)，以及需要遵循的主要原則等內(nèi)容，從而將動態(tài)可重構(gòu)、可穿戴計算機(jī)軟件平臺的技術(shù)及其優(yōu)勢在整個設(shè)計方案當(dāng)中突出出來，避免以往所出現(xiàn)的各類技術(shù)問題以及設(shè)計漏洞，就可以將基于動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計內(nèi)容進(jìn)一步完善處理，以便在具體實(shí)踐環(huán)節(jié)中更好地實(shí)現(xiàn)此項目設(shè)計.

2 闡述動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的實(shí)現(xiàn)

小型化設(shè)計理念下的動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計實(shí)在保證其優(yōu)質(zhì)性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，能夠滿足現(xiàn)代人對于智能化、輕量化高科技電子設(shè)備的需求，從中獲得極佳的物質(zhì)設(shè)備體驗(yàn).從軟件平臺設(shè)計的專業(yè)角度來看，動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)改變了傳統(tǒng)以COTS（商用現(xiàn)成產(chǎn)品）為設(shè)計基礎(chǔ)的思路，轉(zhuǎn)而將動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的性能優(yōu)勢突顯出來，整個設(shè)計方案的具體操作能夠有效降低計算機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)作過程中的實(shí)際功耗，進(jìn)而便可以在一定程度上降低軟件平臺系統(tǒng)的運(yùn)行成本，避免造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi).可穿戴式計算機(jī)軟件平臺中圖形桌面系統(tǒng)客戶端等模塊功能的實(shí)現(xiàn)極具價值.

2.1 動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的低成本運(yùn)作優(yōu)勢闡述

通過動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的研發(fā)設(shè)計與模塊化操作，更加明確了該平臺的技術(shù)優(yōu)勢內(nèi)容，進(jìn)而為研發(fā)人員提供統(tǒng)一的軟件系統(tǒng)API，便能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的集合管理與編程，而且，鑒于平臺操作的可調(diào)整特性存在，則有利于其降低能源消耗，則運(yùn)行成本就會低于傳統(tǒng)軟件平臺.從具體情況來看，基于動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計的桌面環(huán)境是圖形化狀態(tài)，以此種形態(tài)來執(zhí)行軟件設(shè)計，則可以降低技術(shù)人員的操作使用難度，并通過設(shè)置軟件開發(fā)系統(tǒng)，這樣一來，就明顯增加了軟件開發(fā)的效率，進(jìn)而增強(qiáng)了基于動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺構(gòu)建過程的實(shí)踐價值.探究可穿戴計算機(jī)軟件平臺的開發(fā)設(shè)計內(nèi)容具備一定的現(xiàn)實(shí)意義.從研究及實(shí)踐過程中可以了解到，基于動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的穿戴計算機(jī)軟件平臺的開發(fā)設(shè)計理念較為可行，在動態(tài)加載可重構(gòu)模塊的運(yùn)作環(huán)節(jié)中，通過模擬各類型的外設(shè)環(huán)境，挖掘到多種硬件算法，各算法在理論上能夠滿足可穿戴計算機(jī)軟件的運(yùn)行要求.盡管如此，仍需要在軟件平臺操作及應(yīng)用的過程中，不斷地優(yōu)化系統(tǒng)操作環(huán)境，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺的升級，以便于更好地設(shè)計多種類型的可穿戴式產(chǎn)品[4].

2.2 可穿戴式計算機(jī)軟件平臺中圖形桌面系統(tǒng)客戶端等模塊功能的實(shí)現(xiàn)

在應(yīng)用動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺來設(shè)計具體項目的過程中，不僅延續(xù)了以往COTS產(chǎn)品設(shè)計方案當(dāng)中的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性以及耐用性等優(yōu)勢，而且，還融入了諸多動態(tài)化變量在其中，以便于在進(jìn)行平臺設(shè)計的過程中在不影響軟件設(shè)計成本的前提下進(jìn)行適度優(yōu)化調(diào)整，可見該軟件設(shè)計平臺的合理性與經(jīng)濟(jì)性.另外，鑒于可穿戴計算機(jī)的特殊應(yīng)用場景，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計操作的過程中，重點(diǎn)需要考量設(shè)計對象的重量指標(biāo)、體積數(shù)據(jù)以及功耗參數(shù)等內(nèi)容，這是實(shí)現(xiàn)基于動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺科學(xué)合理化運(yùn)作的基礎(chǔ)[5].

在過去的一段時期里，我們能夠看到諸多的電子設(shè)備趨于小型化、輕量型設(shè)計，但實(shí)際上，傳統(tǒng)的可穿戴計算機(jī)軟件平臺存在一定局限性.通過系統(tǒng)剖析該平臺的技術(shù)限制，以及探索動態(tài)可重構(gòu)、可穿戴計算機(jī)軟件平臺的優(yōu)勢，在其支撐下，能夠從根源來解決傳統(tǒng)技術(shù)水平下所未能處理的問題，從而改進(jìn)可穿戴計算機(jī)軟件平臺的性能，提升可穿戴計算機(jī)本身的適應(yīng)能力.從實(shí)踐過程來看，動態(tài)可重構(gòu)穿戴計算機(jī)軟件平臺設(shè)計能夠更好地滿足現(xiàn)代人的科技化生存空間營造的構(gòu)想.

3 結(jié)束語

總而言之，隨著世界范圍內(nèi)的集成電路技術(shù)研究項目的持續(xù)推進(jìn)，現(xiàn)代人們所能夠享受到的科技成果越來越高端，給人們的生活帶來巨大的改變.動態(tài)可重構(gòu)、可穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計及其實(shí)現(xiàn)過程為該領(lǐng)域的未來發(fā)展提供的新的思路，憑借基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容的模擬實(shí)驗(yàn)過程能夠看到當(dāng)將其投入實(shí)體產(chǎn)業(yè)項目中所能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價值與社會影響力.在動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)影響之下的可穿戴計算機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)能力要強(qiáng)于過往，值得在更廣泛的實(shí)際產(chǎn)業(yè)制備項目中進(jìn)行推廣應(yīng)用，將更大化地改變現(xiàn)代人的日常生活.

〔1〕唐濤.基于SOPC的可穿戴計算機(jī)動態(tài)重構(gòu)模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2014，03（03）：66-67.

〔2〕李淑俠，魏廣平.動態(tài)可重構(gòu)可穿戴計算機(jī)軟件平臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，06（06）：50-51.

〔3〕鄧慶緒，寧寶鋒，劉志丹，等.基于局部動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2010，09（09）：1779-1780.

〔4〕石煒，鄧偉.基于VxWorks的星載控制計算機(jī)動態(tài)可重構(gòu)研究[J].電子設(shè)計工程，2013，06（06）：32-33.

〔5〕鮑月玲.計算機(jī)軟件平臺下的軟件信息維護(hù)和管理[J].信息技術(shù)與信息化，2014，04（04）：190-192.

〔6〕鄭凈方.計算機(jī)軟件最終用戶的合理使用制度探析——兼評《計算機(jī)軟件保護(hù)條例》第17條[J].福建論壇（社科教育版），2010，02（02）：22-23.

〔7〕杜承烈，陳進(jìn)朝，尤濤.虛擬試驗(yàn)軟件平臺技術(shù)的研究與展望[J].計算機(jī)測量與控制，2011，03（03）：490-492+530.

〔8〕周建寶，王少軍，馬麗萍，等.可重構(gòu)衛(wèi)星鋰離子電池剩余壽命預(yù)測系統(tǒng)研究 [J].儀器儀表學(xué)報，2013，09（09）：2039-2041.