計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用

張瑩

摘要：隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已然成為人們生產(chǎn)生活不可或缺的組成部分。在計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件已經(jīng)成為重要工具。并且在具體的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)計(jì)算機(jī)的故障處理、簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程、提高計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)質(zhì)量作用十分顯著。本次對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件當(dāng)中的應(yīng)用做出探究，分析設(shè)計(jì)要點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)軟件；嵌入式；實(shí)時(shí)軟件；運(yùn)用效果

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）30-0076-03

隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍逐漸得到拓展，計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)也呈現(xiàn)出開(kāi)放化的狀態(tài)。而在計(jì)算機(jī)軟件的整體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用，能夠發(fā)揮出良好的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件的穩(wěn)定性，為整個(gè)軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供保障。

1 嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)用概況

對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用，概況分析主要包括應(yīng)用原理、應(yīng)用特點(diǎn)以及應(yīng)用前景。

1） 應(yīng)用原理

嵌入式實(shí)時(shí)軟件被應(yīng)用在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中，其基本原理主要是將實(shí)時(shí)處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行全面融合，進(jìn)而構(gòu)建CORBA模型[1]。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程調(diào)用環(huán)節(jié)，能夠通過(guò)嵌入式的實(shí)時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)更多的設(shè)計(jì)服務(wù)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)獨(dú)立性要求。

2） 應(yīng)用特點(diǎn)

對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用特點(diǎn)分析，將其具體運(yùn)用到計(jì)算機(jī)軟件的預(yù)測(cè)指令執(zhí)行、動(dòng)態(tài)分配、緩存機(jī)制等相關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中，增強(qiáng)整個(gè)計(jì)算機(jī)軟件的協(xié)調(diào)處理能力，保證處理科學(xué)性與處理實(shí)時(shí)性的基本目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。在嵌入式實(shí)時(shí)軟件的本質(zhì)結(jié)構(gòu)上分，包括軟件與硬件兩個(gè)部分。軟件的正常運(yùn)行，主要是通過(guò)應(yīng)用程序進(jìn)行控制，結(jié)合計(jì)算機(jī)的操作實(shí)現(xiàn)程序的編寫(xiě)，進(jìn)而做到軟件與硬件之間的交互。嵌入式微處理器是整個(gè)實(shí)時(shí)軟件的核心，能夠支撐軟件系統(tǒng)多任務(wù)執(zhí)行與操作，具有較強(qiáng)的交互功能與存儲(chǔ)區(qū)的保護(hù)功能。并且嵌入式實(shí)時(shí)軟件處于一種模塊化的結(jié)構(gòu)形態(tài)，便于維護(hù)與處理，具備良好的拓展性。可見(jiàn)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠表現(xiàn)出良好的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

3） 應(yīng)用前景

由于嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中具有很強(qiáng)的便利性和高效性，并且這一軟件能夠在很多計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，即這一軟件的設(shè)計(jì)領(lǐng)域很廣。因此具有極高的使用價(jià)值，這也意味著嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有極高的開(kāi)發(fā)前景和應(yīng)用前景。除此之外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件具備較強(qiáng)的靈活性特點(diǎn)，能夠表現(xiàn)出環(huán)境層面的良好交互能力。該技術(shù)在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，已經(jīng)逐漸取得良好的發(fā)展效果，并且憑借著良好的自身拓展功能，逐漸在合理規(guī)劃的基礎(chǔ)之上，增強(qiáng)硬件規(guī)劃與軟件方面的靈活性因素，使得嵌入式實(shí)時(shí)軟件的價(jià)值得以突顯。綜上所述，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠促進(jìn)企業(yè)軟件開(kāi)發(fā)的效率，具備較強(qiáng)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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

嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)流程明確，是優(yōu)化計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)，主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制，旨在對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。開(kāi)發(fā)流程，則需要依據(jù)開(kāi)發(fā)順序，實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用環(huán)節(jié)的有效控制。

2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用，需要明確具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)而保證應(yīng)用的規(guī)范性與準(zhǔn)確性，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的能力。涉及的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1） 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要基于一定需求的基礎(chǔ)之上展開(kāi)設(shè)計(jì)與分析，進(jìn)而使得計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求。同時(shí)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件作為軟件設(shè)計(jì)的重要工具，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)之前需要對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件需求進(jìn)行解析。

2） 明確需求之后，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將應(yīng)用程序代碼進(jìn)行編寫(xiě)。

3） 計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮出主觀能動(dòng)性，對(duì)計(jì)算機(jī)性能進(jìn)行完善與優(yōu)化。在這一過(guò)程中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠增強(qiáng)系統(tǒng)流暢性，使得軟件的開(kāi)發(fā)流程得到全面優(yōu)化，增強(qiáng)軟件設(shè)計(jì)的效率與可靠性。

計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，嵌入式實(shí)時(shí)軟件作為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性工具，準(zhǔn)確地把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在充分保障計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，能夠發(fā)揮出內(nèi)在價(jià)值與優(yōu)勢(shì)。

2.2開(kāi)發(fā)流程

開(kāi)發(fā)流程是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的核心所在，良好的開(kāi)發(fā)流程掌握對(duì)軟件設(shè)計(jì)的正確性作用顯著。結(jié)合實(shí)際軟件設(shè)計(jì)狀況，應(yīng)該盡量的避免人為設(shè)計(jì)所出現(xiàn)的失誤狀況。例如，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注意將計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分離，降低計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)對(duì)硬件方面的依賴性，在緩解這一現(xiàn)象之后，為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的實(shí)效性提供基礎(chǔ)保障。在另一個(gè)角度分析，嵌入式軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用，有助于格式化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與初始化的軟件數(shù)據(jù)得以實(shí)現(xiàn)。遵循開(kāi)發(fā)流程實(shí)現(xiàn)的軟件設(shè)計(jì)，在軟件操作過(guò)程中，可直接對(duì)軟件資源以及硬件設(shè)備進(jìn)行操作，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的實(shí)效性。由此可知，計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)流程決定著整個(gè)計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)狀況，良好的開(kāi)發(fā)流程能夠增強(qiáng)軟件的設(shè)計(jì)功能。

3 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件具體應(yīng)用

作為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中的關(guān)鍵性工具，在具體應(yīng)用的過(guò)程中，主要表現(xiàn)在劃分任務(wù)、任務(wù)組織及存儲(chǔ)布局、應(yīng)用實(shí)時(shí)與任務(wù)調(diào)度、任務(wù)與時(shí)鐘間通信以及系統(tǒng)初始化等多方面。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的作用及效果已經(jīng)得到充分明確，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的作用顯著，下面對(duì)具體應(yīng)用做出探究，旨在為嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用廣泛性奠定基礎(chǔ)。

3.1 劃分任務(wù)方面的應(yīng)用

應(yīng)用軟件作為嵌入式系統(tǒng)的最高層，在整個(gè)系統(tǒng)功能當(dāng)中具有重要的作用。在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)當(dāng)中，任務(wù)管理、任務(wù)控制、任務(wù)之間的互相通信環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)都需要依據(jù)嵌入式的微處理器內(nèi)核得以實(shí)現(xiàn)[2]。在這一基礎(chǔ)之上，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)平臺(tái)則是嵌入式的微內(nèi)核。嵌入式實(shí)時(shí)軟件為主導(dǎo)設(shè)計(jì)工具，需要將各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)劃分為不同的處理環(huán)節(jié)，通過(guò)獨(dú)立任務(wù)的形態(tài)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行全面協(xié)調(diào)，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)之上使得簡(jiǎn)化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。劃分任務(wù)方面的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)深入的分析，最終按照數(shù)據(jù)并行轉(zhuǎn)換與執(zhí)行的順序，以此作為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)的轉(zhuǎn)換與歸類。當(dāng)然，嵌入式實(shí)時(shí)軟件工具的應(yīng)用，應(yīng)該充分注重兩個(gè)方面的基本內(nèi)容：

一方面，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的內(nèi)部功能。對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的內(nèi)部并行任務(wù)進(jìn)行劃分處理，具體分為周期任務(wù)、異步任務(wù)以及同步任務(wù)、應(yīng)用控制任務(wù)、用戶接口任務(wù)，通過(guò)多任務(wù)模式的劃分，使得軟件各個(gè)協(xié)同的功能能夠健全與完善。將同一時(shí)間段完成系統(tǒng)功能與時(shí)間激活任務(wù)的事件進(jìn)行激活，發(fā)揮出整合效用。在整合成一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)之后，進(jìn)而發(fā)揮出任務(wù)驅(qū)動(dòng)的基本目標(biāo)，最終滿足對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的資源共享。

另一方面，充分運(yùn)用應(yīng)用程序輪詢與中斷的方式，驗(yàn)證計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的I/O事件驅(qū)動(dòng)。該方式的處理要求，主要是計(jì)算機(jī)軟件在運(yùn)行的過(guò)程中，CPU資源會(huì)被應(yīng)用程序所占用。通過(guò)輪詢與重點(diǎn)方式進(jìn)行操作處理與驗(yàn)證，根本目標(biāo)是滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與實(shí)用性方面的要求。

3.2 任務(wù)組織與存儲(chǔ)布局應(yīng)用

嵌入式實(shí)時(shí)軟件完成對(duì)任務(wù)的劃分之后，需要對(duì)任務(wù)進(jìn)行組織管理。當(dāng)然，在任務(wù)組織的過(guò)程中，受到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系以及任務(wù)相互之間的邏輯因素的影響。主要表現(xiàn)在操作系統(tǒng)對(duì)任務(wù)組織與管理功能方面的限制。對(duì)于嵌入式的實(shí)時(shí)軟件而言，其任務(wù)組織以及管理功能的實(shí)現(xiàn)，主要是在ROM以及FLASH上得以保存[3]。對(duì)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保整個(gè)計(jì)算機(jī)軟件的協(xié)調(diào)運(yùn)作與發(fā)展。

軟件設(shè)計(jì)過(guò)程的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，存儲(chǔ)映像的合理布局是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)布局的關(guān)鍵控制點(diǎn)，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)將程序的指令進(jìn)行調(diào)用，執(zhí)行物理地址當(dāng)中的執(zhí)行代碼。ROM的初始化過(guò)程位于物理零地址，將終端向量存儲(chǔ)在零地址之后，通過(guò)協(xié)調(diào)與處理中斷向量之后，使得軟件在調(diào)取數(shù)據(jù)的過(guò)程中，發(fā)揮處理器調(diào)取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的效率，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)軟件操作實(shí)效[4]。

3.3 應(yīng)用實(shí)時(shí)與任務(wù)調(diào)度

關(guān)于嵌入實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用，主要包括有軟實(shí)時(shí)性與硬實(shí)時(shí)性兩種嵌入式的實(shí)時(shí)性。其中關(guān)于軟實(shí)時(shí)性方面，表現(xiàn)在可以允許軟件操作過(guò)程存在一定的延遲。在選擇環(huán)節(jié)，盡量選擇具備優(yōu)先級(jí)的調(diào)度方式，對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度。如果軟件系統(tǒng)具備較多的優(yōu)先級(jí)，則需要依據(jù)任務(wù)目標(biāo)及要求對(duì)優(yōu)先級(jí)的級(jí)數(shù)進(jìn)行控制，可適當(dāng)增加優(yōu)先級(jí)。在實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)拆分之后，提高關(guān)鍵任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間[5]?？梢?jiàn)，在應(yīng)用實(shí)時(shí)以及任務(wù)調(diào)度方面，應(yīng)該增強(qiáng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，發(fā)揮出良好的價(jià)值與作用。

3.4任務(wù)與時(shí)鐘間通信

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用，需要充分發(fā)揮出時(shí)鐘服務(wù)的內(nèi)在價(jià)值與要求。進(jìn)而使得系統(tǒng)能夠設(shè)計(jì)自己的時(shí)鐘，對(duì)執(zhí)行動(dòng)作進(jìn)行控制與處理。通過(guò)軟件自行的設(shè)計(jì)自己的時(shí)鐘，定期對(duì)執(zhí)行動(dòng)作進(jìn)行處理。針對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)量、信號(hào)以及列隊(duì)等機(jī)制進(jìn)行處理，做到實(shí)現(xiàn)軟件資源以及系統(tǒng)任務(wù)方面的同步，滿足通信要求[6]。在這一基礎(chǔ)之上，保持良好的價(jià)值與內(nèi)在優(yōu)勢(shì)。

3.5 系統(tǒng)初始化

對(duì)于軟件的系統(tǒng)初始化要求，應(yīng)該在嵌入式操作系統(tǒng)的底層硬件和微內(nèi)核之間的硬件抽象層編寫(xiě)初始化代碼要求，最終滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的初始化與引導(dǎo)作用。關(guān)于嵌入式的實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)，應(yīng)該確定固定的執(zhí)行指令，滿足初始化的操作要求。在系統(tǒng)初始化的過(guò)程中，主要包括轉(zhuǎn)換處理器狀態(tài)、初始化RAM變量、設(shè)置異常中斷等，進(jìn)而在接入口都處于明確的狀態(tài)下，對(duì)嵌入式的軟件系統(tǒng)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)程序指令的有效設(shè)置，便于嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的任務(wù)調(diào)度要求[7]。

4 結(jié)論

綜上所述，在充分闡明嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)的基本原理以及應(yīng)用流程之后，對(duì)其在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行明確，最終對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行研究。嵌入式實(shí)時(shí)軟件作為基礎(chǔ)性的工具，其具體應(yīng)用能夠增強(qiáng)計(jì)算機(jī)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的交互作用，憑借靈活性的特點(diǎn)，為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程奠定基礎(chǔ)保障，使得整個(gè)操作流程更加便捷，推動(dòng)計(jì)算機(jī)科技創(chuàng)新的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬宇馳.計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用探析[J].信息通信，2014，10（4）：102-104.

[2] 余耀.解析計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，11（8）：114-115.

[3] 宮婷.計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用探究[J].中國(guó)外資，2013，12（23）：278-280.

[4] 李禹松.嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].硅谷，2013，10（18）：137-139.

[5] 曹道柱.嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2014，4（22）：194-196.

[6] 郝穎.嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的探究試論[J].信息與電腦：理論版，2015，4（8）：123-126.

[7] 張嵐.嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2015，4（12）：171-173.