关于计算机软件设计中嵌入式实时软件的运用研究

摘 要：随着科技的发展，计算机技术日益成熟，嵌入式实时软件的运用，对提高计算机软件设计质量、提升计算机整体性能起着明显的推动作用。本文分析了嵌入式实时软件的基本特征，并讨论了其在计算机软件设计中的具体运用，以期与同行交流。

关键词：计算机；软件设计；实时软件；嵌入式

一、嵌入式实时软件的基本特征

嵌入式实时软件综合了计算机的软件和硬件系统，它定义了应用任务和内核的接口，促进了应用程序的标准化，使得软件的存档、修改和扩展更加便利，减少了开发人员的工作量，优化了开发程序。在日常生活中，人们常用的数码产品、手机等均是利用嵌入式实时软件进行开发设计的。

在计算机软件设计中，嵌入式实时软件的优点在于能够利用微处理器设计指令执行、缓存机制和动态分布等，通过该方法的处理，使得计算机的相关性能有了较大的提升，从而对计算机软件设计的质量以及软件运行的可靠性都有着较大的积极影响。计算机的正常运行，离不开硬件和软件的共同作用，嵌入式实时软件在这其中起到了良好的结合作用，充分发挥了硬件系统的功能，为软件设计和优化创造了良好的条件。与此同时，嵌入式实时系统还能使计算机能同时完成多项任务而不会对计算机造成破坏。所以该软件软件设计法成为了当前计算机软件设计的主要方法之一。

二、嵌入式实时软件系统概述

（一）应用原理

嵌入式实时软件是利用计算机技术和实时处理技术建立相应的CORBA模型，实现了计算机系统软件和硬件的完美结合。同时嵌入式实时软件也为计算机的软件系统的远程调控提供了技术支持，使得计算机远程服务成为现实。

此外，利用嵌入式实时软件还可对设计模式进行定期更新，使的系统的安全性、稳定性和可靠性得到进一步的提升。

（二）嵌入式计算机组成

嵌入式实时软件主要由软件和硬件两大版块组成，在计算机中，应用程序负责控制软件和系统，操作系统则负责控制其硬件和编程部分。而嵌入式系统的核心就是一种嵌入式微处理器，它可以快速实现响应和多重任务中断及实时支持功能，同时还具有可扩展的处理器结构，实现任务扩展。在其内部，设计有相应的备用存储保护功能，同时，由于嵌入式实时软件具有模式化结构，所以常带有软件检测和修复功能。

（三）嵌入式实时软件开发过程

嵌入式实时软件开发之所以受到开发人员的喜爱，是因为其开发流程相比传统方法更加简单、顺畅，同时还提高了软件设计效率、软件运行稳定性等。以当前常见的软件与硬件的嵌入式開发为例，该过程主要涉及到危机保护系统、数字信号处理器、ARM系统、IO设备以及C++语言等的使用。其中，选择的处理器为AT91RM9200，它具有丰富的外设借口以及性能优良的内置控制器，该内置控制器能够用于突然访问以及缩短系统操作相互反应的时间。在进行嵌入式实时系统开发前，应该先对系统进行综合分析，再进行总体设计，编写代码，完成上述工作后，进行软件测试。一般情况下，多采用模块化设计方法，对系统内部进行模块化划分，分别对模块进行设计，再将相互重合的任务执行区进行区分，从而实现整体的设计要求。这样一来可有效提升软件设计效率和稳定性。

（四）嵌入式实时软件设计注意事项

设计人员在通过嵌入式实时软件进行设计时，要严格按照相关流程进行操作，确保软件设计质量。例如，对于软件结构的设计，设计人员应尽可能降低软件对硬件的依赖性，从而使软件系统具有更高的可靠性和实用性。对于软件系统的设计，设计人员要充分利用计算机的硬件和软件性能，从而使软件设计的功能更加全面。

三、计算机软件设计汇总嵌入式实时软件的运用

（一）任务划分

微内核在嵌入式实时软件系统开发中具有重要的作用，是软件开发的重要平台。在设计过程中，可将计算机软件系统划分为较小的独立部分，从而可实现对设计过程的简化、实时模型的优化以系统运行更加协调。在具体的任务划分过程中，首先要认真分析软件的数据转换特征，明确数据转换顺序，对任务进行合理划分。

与此同时，要充分考虑计算机系统的数据通行关系，重点考虑其系统内部功能和输入输出功能。其中前者主要包括用户接口任务、应用控制任务、异步同步任务以及周期任务等，设计时应对其进行科学的任务划分，从而使计算机软件设计流程更加简洁清晰。后者即常见的I/O功能，其驱动方式多采用中断方式，这是由于轮询方式需占用大量的CPU资源。

（二）存储布局和任务组织

任务划分完成后，各任务之间的逻辑关系和数据转换将决定任务的组织方式，而嵌入式操作系统则将决定任务的管理和组织功能。由于嵌入式应用程序保存在ROM和FLASH中，因此，需对其进行优化布局。在软件系统布局中，应着重考虑存储器的使用和存储映像的布局，从而提升处理器对中断向量的调取速度。例如物理零地址调取指令、执行代码以及ROM初始化指令等。

（三）任务与时钟间通信

计算机软件系统的时钟服务往往由嵌入式实施软件进行设计，由为系统任务设置自己的时钟，并对执行动作进行定期控制，从而实现系统内部的资源同步和通信需要。

（四）系统初始化

系统初始化是软件设计中的重要内容之一，其初始化代码通常方放置在嵌入式操作系统底层硬件和微内核之间，它包含有BIOS指令，通过初始化RAM变量、转换处理器状态、定义系统入口等实现系统初始化。

四、结语

嵌入式实时软件系统设计法的运用，极大降低了软件设计人员的工作量，简化了设计流程，提高了软件设计质量，增强了计算机软件系统的稳定性和可靠性。实现了计算机软件设计的可扩展性，充分发挥了计算机硬件系统的功能，是当前软件设计的主要方式之一。

参考文献：

[1] 刘凯英.计算机软件设计中嵌入式实时软件的应用设计[J].数字技术与应用，2015.

[2] 谷惠敏.嵌入式实时软件在计算机软件设计中的运用分析[J].电子设计工程，2016.

[3] 张莹.计算机软件设计中嵌入式实时软件应用[J].电脑知识与技术，2015.

作者简介：殷子江（1973-），男，汉族，辽宁沈阳人，硕士，工程师，研究方向：计算机及网络应用。