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)用研究

史梁+蔡豪

摘 要：當(dāng)前，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)用已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的話題。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的應(yīng)用提高了計(jì)算機(jī)的工作效率，給企業(yè)帶來了更大的效益，是未來軟件設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：嵌入式實(shí)時(shí)軟件；計(jì)算機(jī)；軟件設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.114

隨著科學(xué)技術(shù)在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用逐漸普及，使得計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)更加地簡(jiǎn)單化，設(shè)計(jì)質(zhì)量也大大提高。在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，憑借著專業(yè)性和實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)，嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有很高的應(yīng)用價(jià)值和遠(yuǎn)大前景，現(xiàn)就嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的原理、應(yīng)用措施和前景進(jìn)行探討。

1 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的原理和概述

在動(dòng)態(tài)分配、緩存機(jī)制、預(yù)測(cè)指令執(zhí)行等計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，能夠增強(qiáng)軟件的實(shí)時(shí)處理功能，提高軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并減少軟件產(chǎn)品的缺陷。嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)中能夠通過融入實(shí)時(shí)處理技術(shù)而建立CORBA模型，并且還能夠在遠(yuǎn)過程調(diào)用中提供更多的設(shè)計(jì)服務(wù)[1]。比如在實(shí)時(shí)CORBA擴(kuò)展計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)過程中，通過該軟件的有效支持改革設(shè)計(jì)模式與計(jì)算模式，以提升設(shè)計(jì)軟件的實(shí)用性、獨(dú)立性和安全性。嵌入式實(shí)時(shí)軟件可以在設(shè)計(jì)的過程中對(duì)處理器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展，降低功能耗費(fèi)，和普通的系統(tǒng)相比，嵌入式軟件系統(tǒng)呈現(xiàn)著很大的優(yōu)勢(shì)。

2 嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件中的開發(fā)和設(shè)計(jì)

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用，顯現(xiàn)出諸多優(yōu)點(diǎn)。要提高嵌入式實(shí)時(shí)軟件的使用質(zhì)量，可采取下列的措施：第一，將嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)時(shí)處理技術(shù)融合進(jìn)嵌入式實(shí)時(shí)軟件面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)過程中，使得實(shí)時(shí)CORBA和相關(guān)模型的效果得以實(shí)現(xiàn)，并且還能夠在以遠(yuǎn)過程調(diào)用為前提下提供多種服務(wù)，從而讓實(shí)時(shí)CORBA擴(kuò)展計(jì)算機(jī)軟件的作用發(fā)揮出來，并且在實(shí)時(shí)機(jī)制提供的幫助下處理事件。第二，從實(shí)踐角度來看，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，依賴于具有支持并發(fā)特點(diǎn)的計(jì)算模式，而且系統(tǒng)軟硬件之間緊密結(jié)合。將嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件面向組件開發(fā)過程中，其中組件主要是具備給外界提供服務(wù)的功能，且組件不會(huì)重復(fù)使用還具有很強(qiáng)的獨(dú)立性。在開發(fā)嵌入式實(shí)時(shí)軟件過程中，采用事件驅(qū)動(dòng)的方式來使驅(qū)動(dòng)中斷，以滿足并提升嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和性能要求。嵌入式實(shí)時(shí)軟件的在計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)過程中一定要盡量減少設(shè)計(jì)誤差和失誤，比如在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要盡量不要使軟件和硬件結(jié)構(gòu)脫離，這樣就能夠避免了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)過程中過度依賴硬件的問題，還能夠使計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性增強(qiáng)，保證其可靠性。另外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件可以對(duì)軟件數(shù)據(jù)的初始化以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的格式化得以改良，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不需直接對(duì)硬件設(shè)備與資源進(jìn)行操作，從而有效地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)功能。

3 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的具體應(yīng)用

嵌入式實(shí)時(shí)軟件是在構(gòu)件軟件的基礎(chǔ)上來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因?yàn)槭褂玫臉?gòu)件軟件具有較強(qiáng)的技術(shù)性，因此在嵌入式設(shè)計(jì)的過程中較為簡(jiǎn)單，也能更好地保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量。如現(xiàn)在比較常見的嵌入式實(shí)時(shí)軟件有建筑的門禁系統(tǒng)和車輛通行管理系統(tǒng)，就是應(yīng)用了嵌入式設(shè)計(jì)。嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別車輛卡，并自動(dòng)讀取車輛信息，再將車輛信息向門禁系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)中傳達(dá)，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化自動(dòng)化和智能化的設(shè)計(jì)理念。

（1）應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，嵌入式RTOS微內(nèi)核具備資源管理、任務(wù)管理、任務(wù)控制、任務(wù)間通信、任務(wù)互斥與同步等多種功能。作為開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用程序的基礎(chǔ)平臺(tái)，嵌入式RTOS微內(nèi)核能夠幫助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)劃分，使軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性降低，對(duì)嵌入式RTOS模型進(jìn)行優(yōu)化，保證系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。在進(jìn)行任務(wù)劃分并執(zhí)行計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的任務(wù)時(shí)，需要對(duì)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行深入的分析，將數(shù)據(jù)執(zhí)行順序以及數(shù)據(jù)并行轉(zhuǎn)換確定好之后，對(duì)一個(gè)或N個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行任務(wù)劃分，使其成為一個(gè)任務(wù)。（2）在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)調(diào)度，具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，其系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性主要體現(xiàn)為硬實(shí)時(shí)性，也就是保證完成系統(tǒng)任務(wù)的時(shí)間不能超過一定的時(shí)間，還有一個(gè)就是軟實(shí)時(shí)性，也就是如果不能在原先計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)任務(wù)，則可以適當(dāng)延遲一段時(shí)間。在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中，應(yīng)該遵循優(yōu)先級(jí)的原則。如果某一優(yōu)先級(jí)的軟件系統(tǒng)有幾個(gè)任務(wù)同時(shí)要進(jìn)行，微內(nèi)核會(huì)按照任務(wù)的緊急程序，對(duì)比較緊急的任務(wù)自動(dòng)增加優(yōu)先級(jí)級(jí)數(shù)，然后重新根據(jù)優(yōu)先級(jí)級(jí)數(shù)對(duì)多個(gè)任務(wù)進(jìn)行排列，這樣就能夠使系統(tǒng)關(guān)鍵任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有效縮短，提高效率。（3）嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)和時(shí)鐘間通信，具體來說，也就是嵌入式實(shí)時(shí)軟件可以給計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)提供時(shí)鐘服務(wù)，按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的任務(wù)設(shè)計(jì)不同的時(shí)鐘，在某一個(gè)任務(wù)要執(zhí)行時(shí)設(shè)置定期控制，這樣就能夠使任務(wù)在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)能夠通過信號(hào)、信號(hào)量、隊(duì)列等機(jī)制建立軟件資源和系統(tǒng)任務(wù)之間的同步與通信。

4 嵌入式實(shí)時(shí)軟件的前景展望

嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)過程中，以其高效性和便利性在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用得到了很大的普及，前景很寬廣。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)過程中，嵌入式實(shí)時(shí)軟件靈活性、可操作性較強(qiáng)，并且容易控制，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)軟件設(shè)計(jì)的環(huán)境交互能力，在實(shí)時(shí)操作以及多任務(wù)操作中體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。除此之外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，可以在軟件系統(tǒng)應(yīng)用層次化模塊結(jié)構(gòu)，將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序充分結(jié)合，利用軟件幫助來執(zhí)行各種任務(wù)。所以嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)用價(jià)值很高。但是因?yàn)榍度胧綄?shí)時(shí)軟件對(duì)于硬件平臺(tái)依賴性較強(qiáng)，因此需要維護(hù)，提高嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的質(zhì)量。軟件設(shè)計(jì)者合理地規(guī)劃，針對(duì)軟件和硬件的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，并做好軟件測(cè)試工作，加強(qiáng)系統(tǒng)的

5 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的普及，嵌入式系統(tǒng)也呈現(xiàn)著飛速發(fā)展的趨勢(shì)，在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中凸顯著重要的作用。本文詳細(xì)闡述了嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的開發(fā)和具體應(yīng)用，其中顯示了嵌入式軟件的諸多優(yōu)勢(shì)，如任務(wù)劃分、資源分配等，可見嵌入式實(shí)時(shí)軟件在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中具有廣闊的發(fā)展前景，在未來，將會(huì)完全滲透到我們生活中的方方面面。

參考文獻(xiàn)：

[1]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)光盤軟件與應(yīng)用，2015（01）：71，73.