關于計算機軟件設計中嵌入式實時軟件的運用研究

摘 要：隨著科技的發展，計算機技術日益成熟，嵌入式實時軟件的運用，對提高計算機軟件設計質量、提升計算機整體性能起著明顯的推動作用。本文分析了嵌入式實時軟件的基本特征，并討論了其在計算機軟件設計中的具體運用，以期與同行交流。

關鍵詞：計算機；軟件設計；實時軟件；嵌入式

一、嵌入式實時軟件的基本特征

嵌入式實時軟件綜合了計算機的軟件和硬件系統，它定義了應用任務和內核的接口，促進了應用程序的標準化，使得軟件的存檔、修改和擴展更加便利，減少了開發人員的工作量，優化了開發程序。在日常生活中，人們常用的數碼產品、手機等均是利用嵌入式實時軟件進行開發設計的。

在計算機軟件設計中，嵌入式實時軟件的優點在于能夠利用微處理器設計指令執行、緩存機制和動態分布等，通過該方法的處理，使得計算機的相關性能有了較大的提升，從而對計算機軟件設計的質量以及軟件運行的可靠性都有著較大的積極影響。計算機的正常運行，離不開硬件和軟件的共同作用，嵌入式實時軟件在這其中起到了良好的結合作用，充分發揮了硬件系統的功能，為軟件設計和優化創造了良好的條件。與此同時，嵌入式實時系統還能使計算機能同時完成多項任務而不會對計算機造成破壞。所以該軟件軟件設計法成為了當前計算機軟件設計的主要方法之一。

二、嵌入式實時軟件系統概述

（一）應用原理

嵌入式實時軟件是利用計算機技術和實時處理技術建立相應的CORBA模型，實現了計算機系統軟件和硬件的完美結合。同時嵌入式實時軟件也為計算機的軟件系統的遠程調控提供了技術支持，使得計算機遠程服務成為現實。

此外，利用嵌入式實時軟件還可對設計模式進行定期更新，使的系統的安全性、穩定性和可靠性得到進一步的提升。

（二）嵌入式計算機組成

嵌入式實時軟件主要由軟件和硬件兩大版塊組成，在計算機中，應用程序負責控制軟件和系統，操作系統則負責控制其硬件和編程部分。而嵌入式系統的核心就是一種嵌入式微處理器，它可以快速實現響應和多重任務中斷及實時支持功能，同時還具有可擴展的處理器結構，實現任務擴展。在其內部，設計有相應的備用存儲保護功能，同時，由于嵌入式實時軟件具有模式化結構，所以常帶有軟件檢測和修復功能。

（三）嵌入式實時軟件開發過程

嵌入式實時軟件開發之所以受到開發人員的喜愛，是因為其開發流程相比傳統方法更加簡單、順暢，同時還提高了軟件設計效率、軟件運行穩定性等。以當前常見的軟件與硬件的嵌入式開發為例，該過程主要涉及到危機保護系統、數字信號處理器、ARM系統、IO設備以及C++語言等的使用。其中，選擇的處理器為AT91RM9200，它具有豐富的外設借口以及性能優良的內置控制器，該內置控制器能夠用于突然訪問以及縮短系統操作相互反應的時間。在進行嵌入式實時系統開發前，應該先對系統進行綜合分析，再進行總體設計，編寫代碼，完成上述工作后，進行軟件測試。一般情況下，多采用模塊化設計方法，對系統內部進行模塊化劃分，分別對模塊進行設計，再將相互重合的任務執行區進行區分，從而實現整體的設計要求。這樣一來可有效提升軟件設計效率和穩定性。

（四）嵌入式實時軟件設計注意事項

設計人員在通過嵌入式實時軟件進行設計時，要嚴格按照相關流程進行操作，確保軟件設計質量。例如，對于軟件結構的設計，設計人員應盡可能降低軟件對硬件的依賴性，從而使軟件系統具有更高的可靠性和實用性。對于軟件系統的設計，設計人員要充分利用計算機的硬件和軟件性能，從而使軟件設計的功能更加全面。

三、計算機軟件設計匯總嵌入式實時軟件的運用

（一）任務劃分

微內核在嵌入式實時軟件系統開發中具有重要的作用，是軟件開發的重要平臺。在設計過程中，可將計算機軟件系統劃分為較小的獨立部分，從而可實現對設計過程的簡化、實時模型的優化以系統運行更加協調。在具體的任務劃分過程中，首先要認真分析軟件的數據轉換特征，明確數據轉換順序，對任務進行合理劃分。

與此同時，要充分考慮計算機系統的數據通行關系，重點考慮其系統內部功能和輸入輸出功能。其中前者主要包括用戶接口任務、應用控制任務、異步同步任務以及周期任務等，設計時應對其進行科學的任務劃分，從而使計算機軟件設計流程更加簡潔清晰。后者即常見的I/O功能，其驅動方式多采用中斷方式，這是由于輪詢方式需占用大量的CPU資源。

（二）存儲布局和任務組織

任務劃分完成后，各任務之間的邏輯關系和數據轉換將決定任務的組織方式，而嵌入式操作系統則將決定任務的管理和組織功能。由于嵌入式應用程序保存在ROM和FLASH中，因此，需對其進行優化布局。在軟件系統布局中，應著重考慮存儲器的使用和存儲映像的布局，從而提升處理器對中斷向量的調取速度。例如物理零地址調取指令、執行代碼以及ROM初始化指令等。

（三）任務與時鐘間通信

計算機軟件系統的時鐘服務往往由嵌入式實施軟件進行設計，由為系統任務設置自己的時鐘，并對執行動作進行定期控制，從而實現系統內部的資源同步和通信需要。

（四）系統初始化

系統初始化是軟件設計中的重要內容之一，其初始化代碼通常方放置在嵌入式操作系統底層硬件和微內核之間，它包含有BIOS指令，通過初始化RAM變量、轉換處理器狀態、定義系統入口等實現系統初始化。

四、結語

嵌入式實時軟件系統設計法的運用，極大降低了軟件設計人員的工作量，簡化了設計流程，提高了軟件設計質量，增強了計算機軟件系統的穩定性和可靠性。實現了計算機軟件設計的可擴展性，充分發揮了計算機硬件系統的功能，是當前軟件設計的主要方式之一。

參考文獻：

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[2] 谷惠敏.嵌入式實時軟件在計算機軟件設計中的運用分析[J].電子設計工程，2016.

[3] 張瑩.計算機軟件設計中嵌入式實時軟件應用[J].電腦知識與技術，2015.

作者簡介：殷子江（1973-），男，漢族，遼寧沈陽人，碩士，工程師，研究方向：計算機及網絡應用。