《嵌入式实时软件在计算机软件技术中的应用探究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式实时软件在计算机软件技术中的应用探究（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、嵌入式实时软件在计算机软件技术中的应用探究本文导读：这是一篇关于嵌入式实时软件在计算机软件技术中的应用探究的文章,本文首先对嵌入式实时软件技术的框架进行简要介绍, 进而分析了嵌入式实时软件技术的特点, 在此基础上对计算机软件设计中的嵌入式实时软件技术进行论述。 关键词： 嵌入式实时软件; 计算机; 软件设计;1 嵌入式实时软件技术的框架1.1 结构化框架这是嵌入式实时软件中技术最为成熟的一种软件框架, 其较为常见的类型有两种, 一种是单任务, 另一种是多任务。前者最为突出的特点体现在如下几个方面:运行效率高、资源占用量少、整体结构简单、无需OS支持等等。虽然单任务的优点较多, 但其不足之处也是
2、显而易见的, 即在对任务进行处理的过程中, 任务与任务之间并不存在优先级, 而且也不能进行抢占, 即使有紧急任务, 也必须等待处理, 正因如此, 使得该软件框架只能在一些较为简单的嵌入式实时系统当中进行应用。后者是以任务作为最基本的单元, 任务之间的通信由RTOS (实时系统) 提供, 多任务的软件框架如图1所示。在多任务框架中, 任务划分是设计的核心环节, 目前使用较为广泛的一种设计方法是DARTS (实时软件分析) , 从本质的角度上讲, 这种设计方法是结构化框架在嵌入式软件设计中的扩展性应用, 具体是对任务关联性的分析, 以时间特性作为主要依据, 将模块合理分配到相关的任务当中。由于任务
3、处理模块之间的同步可以借助RTOS来实现, 所以通过多任务框架能够使计算机软件开发人员的工作效率获得大幅度提升, 并且设计出来的软件质量也会有所更高。1.2 构件化框架在构件化软件框架中, 构件是最为基本的组成单元, 借助中间件各个构件之间可以进行交互, 对于进行交互的构件而言, 只有接口定义为已知信息。从本质的角度上讲, 构件可以实现接口的有效分离, 单个构件对与自身相关的接口进行修改的过程中, 仅仅会对与接口存在交互的构件造成影响, 并不会对其它构件产生影响, 由此使得构件化框架具有非常高的扩展性。为在最短的时间内完成分离, 要对大量细节性的内容进行屏蔽, 这个屏蔽过程, 可以借助中间件来
4、完成。在构件化软件框架中, 中间件是一个非常重要的组成部分, 具有总线的作用, 各种相关的构件模型, 均可通过相关标准集成到中间件上进行使用。在嵌入式实时软件中, 最为常用的构件化设计方法为CORBA, 它是由OMG组织制定的应用程序体系规范, 通过该方法能够实现DCE中的软件与硬件之间的无缝连接。由于OMG是非盈利性组织, 从而使得CORBA成为公共框架, 它的构件模型接口含有输出服务, 并且只有输出服务, 由此使得构件化的软件框架能够不同软件灵活替换的问题。2 嵌入式实时软件的技术特点对于嵌入式实时软件技术而言, 它的本质与普通的软件基本类似, 唯一的差别在于实时性, 这一特征的存在使得嵌
5、入式实时软件技术具有了与普通软件所不同的特点, 主要体现在如下几个方面:2.1 实时性这是嵌入式实时软件技术最为突出的一个特点, 也是其与普通软件之间存在的主要差别, 在软件设计开发中, 实时性非常重要, 特别是对于一些较为特殊的应用程序而言, 都对实时性有着非常高的要求。在构件化软件框架中, 需要在构件模型当中对实时属性进行有效的表示, 一方面接口的调用要满足实时性要求, 另一方面, 构件的分析要提供实时属性的正确描述, 据此可选择与实时性要求完全相符的构件, 从而使设计出来的软件具备实时性的特点。在计算机软件设计中, 并行与异步是需要重点解决的问题, 为达到实时性的要求, 几乎所有的实时软
6、件全部采用了并行与异步这两种最为基本的运行机制, 在最终的系统实现中, 需要考虑各种算法对实时性可能产生的不同影响, 选取最适宜的算法进行设计。2.2 多样性嵌入式实时软件并没有统一的形式, 基本上每一款嵌入式软件都是以定制的方法提供给用户, 由此使得嵌入式软件技术具备了多样性和定制性的特点, 为满足不同用户的个性化定制需要, 就必须不断提高软件过程技术。3 计算机软件设计中的嵌入式实时软件技术3.1 嵌入式实时软件技术的运用在计算机软件设计中, 嵌入式实时软件技术的应用主要体现在如下几个方面:3.1.1 对任务进行合理划分对于嵌入式的RTOS而言, 应用软件是层级最高的存在, 也是RTOS相
7、关功能实现的前提和基础, 是不可或缺的核心部分, 它的重要性不言而喻。在嵌入式RTOS中, 微内核可以提供诸多功能, 其中绝大多数功能都与任务有关, 如任务同步、任务通信、任务管理域控制等等, 可将之视作为软件程序开发的基础平台, 而嵌入式实时软件技术将计算机软件以最为合理的方式, 划分为若干个彼此之间相互独立的任务, 由此可以使软件的设计过程得到进一步简化, 并且还能对软件与系统进行有效协调, 从而使设计出来的软件可以在系统中稳定运行。在对计算机软件的并行任务进行具体划分时, 需要进行重点分析的因素是程序的数据转换, 据此对数据的执行顺序及并行转换加以确定, 进而将单个或是多个数据转换划分为
8、一个任务。在计算机应用程序当中, 数据与数据之间的通信存在异步关系, 这个关系是设计人员在划分任务时需要着重考虑的关键性因素之一, 具体可从如下两个方面进行对该因素进行考虑。一是内部功能。可将计算机软件程序的并行任务细分为以下几种:周期性任务、应用控制任务、用户接口任务以及同步和异步任务等等。可以将某个事件的激活任务, 与激活该任务的相关功能融合到一起, 形成一个任务, 同时, 还可将一些关联程度较高的任务合并到一起, 使其成为一个任务, 并由相同的事件对这些任务进行驱动, 这样便可以对计算机当中的软件资源进行共享, 由此可使软件设计流程得以简化, 有助于软件设计效率的提升。二是要对I/O接口
9、功能予以考虑, 正常情况下, 计算机中的软件程序多是以中断或是轮询的方式对I/O事件进行驱动, 而在轮询的过程中, 会对CPU资源进行较多的占用, 这样一来, 可能会使计算机的运行速度被拖慢, 因此, 为满足软件的实时性要求, 可在软件设计中, 以中断方式为主。3.1.2 确定任务的组织形式通过嵌入式实时软件技术对计算机软件设计中的任务进行合理划分之后, 这些任务便会具有独立性的特点, 对独立任务的组织形式进行确定的过程中, 逻辑与数据转换关系是需要优先考虑的两个因素。嵌入式RTOS的应用程序一般都会保存在Flash和ROM, 为使RTOS的运行更加稳定, 并发挥出自身的协调作用, 便需要在软
10、件设计时, 对布局进行优化, 在具体优化的过程中, 需要着重考虑的因素是存储映像的布局问题, 当系统从物理地址中对相关的软件程序指令进行调取后, 嵌入式RTOS则会先行启动ROM, 并使ROM在物理地址上完成初始化, 采用这种任务组织形式, 可以使处理器调取向量的速度获得大幅度提升, 由此可能够使计算机系统的运行效率随之提高。3.2 调度实时性与时钟通信在利用嵌入式实时软件技术进行应用程序设计时, 对相关任务的调度应采用优先级的方法, 这种做法可以使系统对关键性任务的响应时间有所减少。如果同一个优先级的任务数量较多, 可按任务的紧急程度, 提升其优先级的级数, 使最紧急的任务得到最先处理。时钟
11、与任务之间的实时通信是设计人员需要在设计过程中予以充分考虑的问题, 可利用嵌入式实时软件技术为每个任务设定只属于它的时钟服务, 并借助信号和队列机制, 实现软件与任务的同步, 由此除了可以使软件的性能获得大幅度提升之外, 还能使任务的实时性得到保障。4 结论综上所述, 计算机软件的设计过程因具体的需要而异, 但无论需要如何, 都要求软件具有实时性的特点。故此, 设计人员可对嵌入式实时软件技术进行合理运用, 以此来提高计算机软件的整体设计水平。在未来一段时期, 应加大对嵌入式实时软件技术的研究力度, 使其逐步完善, 从而更好地为软件设计开发服务。参考文献【1】肖鹏.计算机软件设计中嵌入式实时软件的运用分析.无线互联科技, 2015 (14) .【2】郭先旗, 谢文彩.计算机软件设计中嵌入式实时软件的应用分析.自然科学:全文版, 2016 (10) :00094-00094.【3】刘长荣, 丁勤.嵌入式实时软件在计算机软件设计中的运用分析.电脑知识与技术, 2016, 12 (36) :208-209.【4】马宇驰.计算机软件设计中嵌入式实时软件的应用探析.信息通信, 2014 (04) :104-104.
