趙海濤

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計算機嵌入式軟件的設(shè)計探討

趙海濤*

（海軍駐南京地區(qū)航天機電系統(tǒng)軍事代表室，江蘇南京，210006）

隨著信息時代的到來，計算機軟件與人們的生活工作有了十分緊密的聯(lián)系，現(xiàn)如今嵌入式軟件的開發(fā)與設(shè)計應(yīng)運而生，隨著人們對于軟件需求的增大，計算機軟件也在不斷升級，嵌入式軟件也就隨著被設(shè)計出來，利用嵌入式軟件設(shè)計，計算機軟件設(shè)計者可以更方便地進(jìn)行軟件開發(fā)。嵌入式軟件，可以看做是計算機軟件的一個運行平臺，為了確保嵌入軟件能夠得到順利運行，嵌入式軟件往往是由多個軟件部件以及硬件部件構(gòu)成的。本文就計算機嵌入式軟件的設(shè)計進(jìn)行介紹，希望能夠幫助軟件設(shè)計者一定幫助。

計算機；軟件設(shè)計；嵌入式

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活與工作越來越離不開計算機技術(shù)，利用計算機設(shè)備以及軟件可以幫助人們更方便地完成工作，解決問題，接下來，筆者將從三個部分詳細(xì)介紹如何利用嵌入式軟件優(yōu)化計算機軟件設(shè)計過程。

1 嵌入式軟件設(shè)計系統(tǒng)概述

當(dāng)前計算機技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛，性能優(yōu)越，實踐應(yīng)用表現(xiàn)良好的計算機軟件無疑擁有著強大的社會競爭力，因此，如何開發(fā)出優(yōu)秀的計算機軟件成為了經(jīng)久不衰的研究話題，嵌入式軟件也隨著被設(shè)計出來，輔助軟件設(shè)計人員進(jìn)行軟件開發(fā)。嵌入式軟件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬技術(shù)與實際物理世界之間的交互，將嵌入式軟件安裝到人們生活實際中需要的各種機器上面，并且在設(shè)計的過程中充分考慮到物理世界中的各種影響軟件運行的因素，例如運行時間長度、能源消耗能力等等，實現(xiàn)對現(xiàn)實元素的抽象，以此來輔助機器更高效地運行。在實際生活中將實際生活中常用的工具與嵌入式軟件結(jié)合的例子有：家用電話、電視以及數(shù)碼相機，或者是應(yīng)用與工業(yè)控制以及醫(yī)療器械控制上，優(yōu)化機械工作效率，方便人們生活。而在現(xiàn)如今，嵌入式軟件還能夠直接提升計算機各種外圍設(shè)備的性能，比如，提升計算機顯示屏顯示效果。

嵌入式軟件能夠幫助設(shè)計們進(jìn)行軟件整體性功能設(shè)計，通嵌入式軟件系統(tǒng)中微處理器可以大幅度提升軟禁的信息處理速度，從而提升軟件設(shè)計速度，對于軟件試運行中可能出現(xiàn)的各種故障以及意外情況的模擬也會更為方便，大大縮短軟件評測時間，提升計算機軟件設(shè)計效率的同時也增強軟件設(shè)計代碼的健壯性，對計算機軟件的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，及時對于軟件設(shè)計階段所出現(xiàn)的漏洞進(jìn)行修補，是十分有效的計算機軟件設(shè)計輔助工具，比如，利用嵌入式軟件，軟件設(shè)計者可以更好的執(zhí)行計算機軟件開發(fā)過程總各種預(yù)測指令，更加準(zhǔn)確地完成緩存與動態(tài)性信息分析。

2 嵌入式軟件設(shè)計基本原則

在進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計的時候，首先要確定明確的軟件開發(fā)流程，盡量將整個軟件設(shè)計開發(fā)流程簡化，從而方便開發(fā)人員的操作流程。在進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計開發(fā)的過程中，軟件設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)先針對軟件開發(fā)需求進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集與整理，進(jìn)而歸納總結(jié)出全面的軟件需求要點，通過計算、調(diào)查等等多種手段獲取必需的開發(fā)數(shù)據(jù)，建立交叉函數(shù)庫，圍繞軟件功能需求展開具體的設(shè)計流程來設(shè)計軟件代碼，從而得到相應(yīng)編程語言編寫的程序源代碼，經(jīng)過交叉編譯以后的obj文件，與交叉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交叉連接得到系統(tǒng)映像文件，繼而設(shè)計人員將文件重新定位和下載，利用初步設(shè)計完成后的目標(biāo)版測試軟件的使用效果。在設(shè)計過程中，軟件設(shè)計開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)將每一設(shè)計流程中的詳細(xì)操作記錄下來，建立相應(yīng)的日志文件，必要的設(shè)計步驟還可以設(shè)計還原點，以此來確保整個設(shè)計流程的安全性，遇到突發(fā)情況，比如斷電或者是人為誤操作，也能夠理解還原，在調(diào)試軟件的時候如果出現(xiàn)了任何問題，也能夠通過產(chǎn)生設(shè)計步驟以及日志文件查找問題根源，進(jìn)而進(jìn)行修改與調(diào)試。

軟件設(shè)計開發(fā)是一項十分復(fù)雜的任務(wù)，設(shè)計軟件工作量很大，僅僅憑借一個人的力量進(jìn)行軟件開發(fā)比較困難，因此，一般來說，進(jìn)行商務(wù)軟件設(shè)計開發(fā)需要完整的專業(yè)軟件開發(fā)團(tuán)隊，團(tuán)隊中的每一位設(shè)計人員都有著自己獨立的任務(wù)，通過向團(tuán)隊內(nèi)部人員分配獨立任務(wù)的方式提升開發(fā)嵌入式軟件的效率，需要注意的是，團(tuán)隊在設(shè)計獨立任務(wù)的是，應(yīng)當(dāng)注重任務(wù)之間的邏輯性，確保分配給每一位成員的任務(wù)之間都有著一定的關(guān)聯(lián)性。團(tuán)隊內(nèi)部經(jīng)過軟件設(shè)計工作的細(xì)致劃分以后，展開高效的軟件設(shè)計與開發(fā)工作。因此，在進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)的過程中，就需要有著統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，使用整齊劃一的開發(fā)流程，所以，我們在進(jìn)行軟件設(shè)計的時候，就可以考慮在主機的flash、只讀存儲器（ROM）中安裝并保存嵌入式軟件設(shè)計相應(yīng)的操作程序，明確軟件開發(fā)結(jié)構(gòu)，方便軟件開發(fā)人員接受任務(wù)展開軟件設(shè)計，并且設(shè)計人員在將自己的開發(fā)工作完成以后，交給其他開發(fā)人員的時候，下一位軟件開發(fā)人員也能夠迅速找到軟件設(shè)計接口。繼續(xù)進(jìn)行軟件的設(shè)計與開發(fā)，提升嵌入式軟件設(shè)計協(xié)調(diào)性。

另外，由于嵌入式軟件需要充分考慮到軟件使用的實時性，這就需要在進(jìn)行軟件設(shè)計的過程中適當(dāng)?shù)乩谜{(diào)度算法來提升軟件設(shè)計系統(tǒng)的優(yōu)先級別，在進(jìn)行軟件開發(fā)的時候，如果同時有多個任務(wù)或者進(jìn)程需要執(zhí)行，那么就應(yīng)當(dāng)將任務(wù)或者進(jìn)程的優(yōu)先級進(jìn)行排序，優(yōu)先選擇對軟件設(shè)計來說最為迫切的任務(wù)或者進(jìn)程執(zhí)行。并且將任務(wù)進(jìn)行拆分，大大減少完成任務(wù)所需要的實踐，提升開發(fā)效率。

3 嵌入式軟件設(shè)計實踐策略

軟件設(shè)計者在開發(fā)組件的過程中，可以使用語義將各個組件連接到一起，不同的組件聲明在不同的組件連接中也有著不同的含義，比如，聲明狀態(tài)組件，語義為狀態(tài)轉(zhuǎn)化，如果設(shè)計者聲明了一個進(jìn)程組件，那么組件之間的連接語義表示進(jìn)程之間的通訊。

在利用嵌入式軟件設(shè)計開發(fā)軟件的實際過程中，可以考慮采用面向參與者的設(shè)計方法，在開發(fā)相對復(fù)雜的應(yīng)用的時候，能夠?qū)⑵鋭澐譃槎鄠€組建部件，進(jìn)而實施分別開發(fā)然后組建到一起的軟件設(shè)計開發(fā)計劃，依照時間優(yōu)先級，采用先來先服務(wù)（FCFS）算法，實現(xiàn)帶有參數(shù)與端口的“參與者”之間的交互。接下來，筆者將提出幾種語法類型。

3.1 抽象語法

抽象語法，就是在不涉及將軟件設(shè)計展現(xiàn)到文檔或者具體的描述文案中的情況下，定于將其分解為獨立的組建的方法，抽象語法并不重視具體的組件之間存在怎樣的聯(lián)系，甚至對于組件時都有哪些也不看重，對于抽象語法來說，軟件開發(fā)人員只需要遵循抽象語法將組件之間的關(guān)系整理為關(guān)系集即可，在抽閑語法中存在分層參數(shù)，參與者組件能夠作為多個參與者的幾何，從而實現(xiàn)在同一個端口建立多個連接。

3.2 具體語法

具體語法與抽閑語法不同，具體語法之間存在一定的關(guān)聯(lián)性，比如，XML就可以被用于進(jìn)行文本再現(xiàn)結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，而圖表語法也可能是基于可視化編輯器制作的等等，面向參與者的設(shè)計雖然并不需要可視化的語法，但是一般來說，系統(tǒng)可視化都是有著比較人性化的外觀，方便設(shè)計者的進(jìn)一步便捷以及使用者的使用，所以經(jīng)常采用UML可視化對象來進(jìn)行語言建模，以此來達(dá)到信息轉(zhuǎn)化的目的。利用具體語法，軟件設(shè)計人員可以很方便、具體地完成對嵌入式軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計與調(diào)整。提高設(shè)計速度以及軟件使用效果。

除此之外，內(nèi)部嵌入了多個組件架構(gòu)設(shè)計的計算模型對于軟件開發(fā)設(shè)計也有著十分重要的作用，利用計算模型能夠很好地實現(xiàn)對組件的管理，尤其是對于嵌入式軟件的設(shè)計來說，為了確保嵌入式軟件能夠順利運行，相應(yīng)的進(jìn)行管理的計算模型也應(yīng)當(dāng)具有并發(fā)性，結(jié)合多種技術(shù)來控制計算模型。為了提升計算模型的并發(fā)性，軟件開發(fā)人員在設(shè)計模型的過程中，應(yīng)當(dāng)在硬件方面投入更多的精力，將其抽象出來，設(shè)計提供內(nèi)存共享功能的抽象層，這樣的設(shè)計，能夠大幅度提升計算模型的并發(fā)性。設(shè)計人員可以利用語言編寫模塊化程序來設(shè)計計算模型，語言編寫模塊化程序具有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的特點，比如system C，就屬于系統(tǒng)類型的規(guī)范硬件語言。

4 結(jié)束語

本文就如何進(jìn)行將嵌入式軟件應(yīng)用與實際的計算機軟件開發(fā)過程中進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，在進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)的時候，為了提升計算機軟件的實用性，滿足用戶需求，提升軟件使用體驗，在開發(fā)的的時候首先應(yīng)當(dāng)將開發(fā)環(huán)境中的交互性資源進(jìn)行整合，并進(jìn)一步精簡軟件開發(fā)的操作流程，規(guī)范化開發(fā)接口，實行統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，以此來提升所開發(fā)軟件的實用性與安全性，大大增強軟件開發(fā)效率。

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Design of Computer Embedded Software

ZHAO Haitao*

(Military Representative Office of Navy Space Electromechanical Systems in Nanjing, Jiangsu Nanjing, 210006, China)

With the advent of the information age, computer software has a very close relationship with people's daily life. Nowadays, the development and design of embedded software have come into being. As the demand for software increases, computer software With the continuous upgrading, the embedded software will be designed as well. With the embedded software design, computer software designers can more conveniently develop the software. Embedded software, can be seen as a running platform for computer software, in order to ensure the embedded software can be run smoothly, embedded software is often composed of multiple software components and hardware components. This article describes the design of computer embedded software, hoping to help software designers will certainly help.

computer; software design; embedded

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.08.056

TP368.1

A

1672-9129(2017)08-0123-02

趙海濤. 計算機嵌入式軟件的設(shè)計探討[J]. 數(shù)碼設(shè)計, 2017, 6(8): 123-124.

ZHAO Haitao. Design of Computer Embedded Software[J]. Peak Data Science, 2017, 6(8): 123-124.

2017-03-03；

2017-04-15。

趙海濤（1978-），男，漢族，湖北隨州人，工程師，碩士研究生，研究方向：武器系統(tǒng)及配套設(shè)備的研發(fā)與質(zhì)量監(jiān)督。E-mail:791181572@qq.com