計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件的分析與研究

曾裕超

（貴州航天天馬機(jī)電科技有限公司，貴州 遵義 563000）

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)人員要樹立起先進(jìn)的工作理念，在軟件實(shí)踐設(shè)計(jì)工作中要善于運(yùn)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件，全面提升軟件系統(tǒng)的使用性能，充分保障軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量。嵌入式實(shí)時(shí)軟件最為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢包括了穩(wěn)定性良好、應(yīng)用范圍廣、操作方便以及成本低，設(shè)計(jì)人員通關(guān)將嵌入式實(shí)時(shí)軟件應(yīng)用在軟件設(shè)計(jì)工作中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)缺陷問題，從而有針對性地采取解決措施，提高計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用可靠性。

一、嵌入式實(shí)時(shí)軟件的優(yōu)勢及其在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)用意義

（一）主要優(yōu)勢

可將嵌入式實(shí)時(shí)軟件的優(yōu)勢歸納為以下幾個(gè)方面：①可靠性更高。對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言，嵌入式實(shí)時(shí)軟件是一種非常實(shí)用的操作方式，它的應(yīng)用能夠使計(jì)算機(jī)軟件的運(yùn)行可靠性獲得大幅度提升。該軟件不但可以按實(shí)際情況，對操作任務(wù)進(jìn)行分配和調(diào)整，而且還可以完善計(jì)算機(jī)軟件的性能，這樣一來，計(jì)算機(jī)軟件便可在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間內(nèi)，快速完成相關(guān)任務(wù)。②實(shí)時(shí)性更強(qiáng)。與普通的軟件相比，嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。眾所周知，對于計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)工作而言，必須保證實(shí)時(shí)性，這是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是某些特殊的應(yīng)用，對軟件的實(shí)時(shí)性要求更高，如接口調(diào)用必須保證實(shí)時(shí)性、構(gòu)件分析需要對實(shí)時(shí)屬性進(jìn)行正確描述等等。為滿足這一要求，應(yīng)當(dāng)保證所選的軟件具有較高的實(shí)時(shí)性。③性價(jià)比更高。微處理器是嵌入式實(shí)時(shí)軟件的核心部件，其除了具有強(qiáng)大的記憶存儲功能之外，還能防范外部沖擊。不僅如此，嵌入式實(shí)時(shí)軟件的整體成本相對較低，基本不會消耗過多的資源，便于應(yīng)用，處理效率高。由此使得嵌入式實(shí)時(shí)軟件具有了極高的性價(jià)比，這為其在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供了有利條件。

（二）計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)和開發(fā)程序

在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)軟件過程中，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該依照計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)程序，盡最大努力減少人為因素的錯(cuò)誤。比如，在軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該把軟件和硬件結(jié)構(gòu)劃分開，減少軟件依賴硬件的程度，可以快速提升軟件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力和安全可靠能力。此外，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)踐應(yīng)用，有利于幫助軟件數(shù)據(jù)的初始化和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的格式化，設(shè)計(jì)工作人員在軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，能夠直接操作硬件與軟件，使得軟件設(shè)計(jì)多樣化。計(jì)算機(jī)軟件中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的實(shí)踐應(yīng)用，能夠使得軟件的開發(fā)程序簡單化，第一，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)該經(jīng)過計(jì)算分析該軟件系統(tǒng)的需要，進(jìn)而掌握嵌入式實(shí)時(shí)軟件的需要。第二，基于上述的分析計(jì)算，設(shè)計(jì)人員具體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，同時(shí)完成應(yīng)用程序代碼的編寫。此外，嵌入式實(shí)時(shí)軟件還能為計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行保障，在提高軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，促進(jìn)其實(shí)踐應(yīng)用效果提高。

二、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時(shí)軟件的具體應(yīng)用

（一）劃分的任務(wù)

在操作系統(tǒng)中，嵌入式RTOS微內(nèi)核具有在任務(wù)之間通信、控制任務(wù)、管理資源等多重作用，是開發(fā)應(yīng)用程序的基本條件，在嵌入式實(shí)時(shí)軟件的基礎(chǔ)上，把計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)區(qū)分為多個(gè)獨(dú)立的任務(wù)，使得系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的關(guān)鍵地方。計(jì)算機(jī)實(shí)踐應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的不同步關(guān)系是劃分任務(wù)的綜合因素，主要考慮兩個(gè)方面的因素。一是系統(tǒng)內(nèi)部作用，軟件系統(tǒng)并行的任務(wù)可以分為周期任務(wù)、控制應(yīng)用任務(wù)等，將那些緊密聯(lián)系的任務(wù)聯(lián)合為一個(gè)任務(wù)，這樣可以由相同事件驅(qū)使，軟件資源的共享。二是I/O作用，軟件系統(tǒng)經(jīng)過應(yīng)用程序輪詢與中斷方式來驅(qū)使I/O事件。因?yàn)閼?yīng)用程序輪詢占用CPU大量資源，多應(yīng)用中斷方法，以達(dá)到計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的目的。

（二）在組織布局中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，需要將各項(xiàng)任務(wù)連接到一起，從而保證數(shù)據(jù)的連貫性。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可在具體的組織布局中對嵌入式實(shí)時(shí)軟件進(jìn)行合理應(yīng)用，依托嵌入式的特點(diǎn)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可存儲于Flash和ROM當(dāng)中，這樣可以使系統(tǒng)始終保持較高的運(yùn)行穩(wěn)定性。對存儲影像的規(guī)劃是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中必須充分考慮的因素之一，而嵌入式實(shí)時(shí)軟件能夠主動(dòng)調(diào)取程序命令，選取原本的物理地址，提高了ROM的啟動(dòng)速度，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理速度也隨之提升。

（三）實(shí)時(shí)性控制及調(diào)度

嵌入式實(shí)時(shí)軟件設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，具體對兩大層面的任務(wù)負(fù)責(zé)，其一為控制；其二為調(diào)度。為有效確保以上功能切實(shí)達(dá)成，則技術(shù)工作者切實(shí)操作期間，就應(yīng)創(chuàng)設(shè)軟、硬兩種實(shí)時(shí)性系統(tǒng)。其間，在前者系統(tǒng)下的計(jì)算機(jī)執(zhí)行命令期間雖然存在延遲的情況，然而卻可靈活設(shè)置命令處理時(shí)限，但后者卻不存在此功能。故而，技術(shù)工作者切實(shí)開展實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)當(dāng)將軟、硬兩大系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性合理融合，以此確保計(jì)算機(jī)軟件工作效率得以改進(jìn)。并且，此款軟件的構(gòu)建也應(yīng)盡量保障計(jì)算機(jī)可按照優(yōu)先調(diào)度的原則施行最佳調(diào)度方案的選取，從而確保計(jì)算機(jī)處理問題具有時(shí)效性。

（四）系統(tǒng)初始化

就軟件系統(tǒng)的初始化要求而言，在嵌入式操作系統(tǒng)中，底層硬件與微內(nèi)核之間的硬件抽象層中，編寫了初始化代碼，作為保證初始化要求的基礎(chǔ)，結(jié)果與系統(tǒng)初始化要求一致，以此將其指導(dǎo)作用充分發(fā)揮出來。嵌入式實(shí)時(shí)軟件系統(tǒng)還需要明確執(zhí)行指令，確保其穩(wěn)定性與安全性，從而進(jìn)一步滿足初始化操作要求。在系統(tǒng)初始化過程中，主要涉及到轉(zhuǎn)換處理器的狀態(tài)、初始化RAM變量、設(shè)置異常中斷等，這樣一來，接入口處于正常的狀態(tài)下，合理設(shè)置程序相關(guān)指令，進(jìn)而確保與實(shí)時(shí)軟件在設(shè)計(jì)中的任務(wù)調(diào)度要求相符。

結(jié)束語

綜上所述，為了更好推動(dòng)我國計(jì)算機(jī)行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)地發(fā)展，為大眾生活工作提供更多的便利之處，促使其各行各業(yè)中創(chuàng)造出更多的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，就必須加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)軟件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作，進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)人員要轉(zhuǎn)變自身的工作理念，充分發(fā)揮出嵌入式實(shí)時(shí)軟件在軟件設(shè)計(jì)中的作用，促使用戶操作計(jì)算機(jī)軟件變得更加方便快捷，并且優(yōu)化改善軟件設(shè)計(jì)的可操作性和靈活性?；谇度胧綄?shí)時(shí)軟件輔助應(yīng)用下，計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)人員能夠保障軟件同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，全面提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量和運(yùn)行效率，最大程度滿足用戶的使用需求。