計算機軟件設計的嵌入式實時軟件技術

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摘要：現在，由于科技的發展越來越迅速，電腦軟件技術上的造詣越來越完整，在這個現代化的時代里，軟件應用技術已經成為人們學習、工作和日常生活中的非常必要的用具。而軟件技術作為計算機上的最主要的技術，高效性和品質性能等都和軟件的使用有著強聚合聯系。而嵌入式的實時軟件技術可以使計算機軟件在設計層面上有更大的改變，進一步升華。根據這門技術，將分別對嵌入式實時軟件技術框架、嵌入式技術的特點和性能及其任務以及主要應用進行了詳細介紹。

關鍵詞：嵌入式實時軟件技術；核心技術；設計要領；主要應用

1嵌入式實時軟件技術框架

1.1結構化框架

作為嵌入式實時技術中發展最為良好的一種框架結構，最為常見的有兩種類型，首先是單任務處理，其次是多項任務。單任務相對顯著的特點體現在下面幾個方面：高效率地運行、少量的資源占用、簡單的整體架構、不需要操作性通的支持等。及時單任務處理的優點有很多，但是它的缺點也是非常明顯的，比如說在進行任務處理的時候，優先級并不是存在于多項任務之間進行處理的，甚至即便是有一些比較緊張的任務，也不可以搶先進行處理，都需要排隊等待處理。因此，單項任務處理使該框架只能處理一些相對比較簡單的嵌入式系統應用。而多項任務處理作為最基本的單元操作，實時軟件系統提供任務之間的交流。處理多項任務時，其核心的環節就是對任務進行分化，現在廣泛通用的一種設計方法就是實時軟件分析技術，究其根本來說，這種設計模式架構廣泛地應用于嵌入式軟件技術中，詳細說就是分析任務的關聯性，其主要憑證便是時間的特性，相應的任務中處理相應的模塊，使之合理運用。之所以說多任務處理模式可以有效地提高軟件開發者的開發效率，并且會大大地提高開發出的軟件成品的質量，那是因為可以借助RTOS來實現多任務框架處理。

1.2框架的構件

構件作為構件化軟件框架的最核心的構造單位，其交互需要憑借其結構框架之間的關系實現。而在實現交互的構件中，僅僅是接口將已知信息定義好。從根本上來說，構件可以合理地分離各種不同功能的接口，單個構件在修正或者改變自身的情況時，并不對它本身的構件造成什么影響，只是影響一些對接互的實現行為，所以說構件化軟件框架的擴展性是極高的。為了保證其高效性，其中一種方法就是完成分化的時間是盡量節省的，可以使用中間件去屏蔽大量的細節上的內容。中間件是在構件化的軟件框架中的及其關鍵的部件，可以作為主線來起作用，與其相關的各種構件都可以運行于相關的中間件上。CORBA作為嵌入式軟件架構中的使用最為廣泛的設計模式，OMG協調定制其應用程序范圍，DCE便可以通過該途徑實現軟硬件之間的完美嵌入。CORBA作為一種公共的軟件結構跨年，是因為OMG是一種非盈利。其中就有輸出服務作用在構建模型中，甚至是有且只有輸出服務，所以構件化的軟件框架牟星的一個顯著特點便是將問題靈活自如地切換。

2嵌入式實時軟件技術的特點

嵌入式實時軟件技術其實和人們日常使用的軟件差不多，最大的區別就是其實時性方面，因此，由于該特點的出現，嵌入式實時軟件技術就出現了更多不同于日常所見的軟件的區別。

2.1實時性

嵌入式軟件的最顯著的特性便是實時性，實時性也是不同于一般軟件的最直觀的區別，在需求分析和軟件開發的過程中，實時性是不可或缺的，尤其是針對那些極其有難度的程序設計來說，必須嚴格地要求其實時性。構件化框架在開發使用過程中，應該在分析構件化模型時有效地表示其實時性，為了同時滿足接口調用的實時性和構件描述的實時性的正確性，從而可以使用和實時性基本相通的構建模型來針對軟件的實時性進行設計和實現。異步和并行作為軟件設計和軟件開發的重要問題，接近所有的程序設計都要考慮到這兩大問題，因為為了達到實時性的要求，需要考慮到各種設計、接口、操作、算法等帶來的潛在風險，必須選擇最合理的方法來進行最終的設計。

2.2多樣性

基本上每一種嵌入式軟件框架都是針對于某一些或者某一個用戶來根據其實際環境和應用范圍進行量身制定，所以軟件嵌入式的技術并不是唯一的，是多樣化地存在于軟件設計中的。它可以被靈活地運用于各種開發環境，并且多樣化的特點有利于實現開發者和用戶之間的交互，使其更有效地達成一致關鍵點。但是為更進一步滿足用戶需求，就必須繼續改善提升。

3計算機軟件設計中的嵌入式實時技術

3.1嵌入式實時軟件技術的應用

3.1.1對任務進行合理劃分

在RTOS中，作為最高的層級，應用軟件使RTOS的相關結構設計和功能實現的基本途徑，也是前提條件，更是一種必不可少的核心組成，占有著十分關鍵的位置。在嵌入式的應用軟件行列里面，多部分主要功能都是需要借助微內核的，而這些功能與其一些核心的任務存在著重要聯系，比如說任務管理、任務分配、任務交互、任務控制匹配等，可以把它看作是一種軟件開發或者說是程序的設計的一個基本平臺。嵌入式實時軟件技術可以把應用軟件在設計時用最佳的方法詳細地劃分為幾個相對比較獨立的任務，從而會更進一步地簡化了程序設計的復雜的步驟。甚至還可以有效地協調系統和程序之間的特殊關系，因此通過嵌入式實時軟件設計方法設計出來的軟件可以在系統中有條不紊地進行。程序設計的轉換作為計算機軟件設計并行的集體劃分任務的重點分析因素，精準地確定數據的載入順序和有效地確認并行的轉換行為，從此把一個或者多條數據精確地劃分為一個合理有效的任務。在進行軟件設計時，程序設計人員的需要著重關注的劃分任務的主要因素便是數據訪問使得異步關系。詳細的需要著重考慮的因素有下面兩種。首先是軟件的內部功能。該功課就是把計算機應用的程序設計進一步劃分為同步和異步任務，用戶的接口任務，周期性任務和控制性任務，范圍約束任務，目標細化任務等。能把激活功能和被激活的事件任務結合在一起，整合為一個任務，并且，還能應用它把聚合性比較強的多個任務關聯在一起，從而整合出一個新的任務，由此利用相通事件作為引擎來促進這些任務的完成，因此就能實現計算機軟件的資源共享，也能夠有效的減少程序設計中的繁瑣步驟，更好地促進計算機程序設計的高效性。其次就是要仔細探究輸入輸出設備功能的實現，一般計算機軟件設計的驅動采用的是輪詢和終端的途徑來驅動輸入輸出，但是在輪流查詢的時候，會由此導致CPU中的資源被占用的較多，從而導致整體的計算機或者針對于某些系統的運行速度降低。所以，為了實現合理的實時性特點，將以中斷的方式運用于軟件的設計中。

3.1.2對任務組織形式加以確認

在計算機的程序設計中，本身并不存在很強的耦合性，但是嵌入式的軟件實時技術的加入會使其獨立性的特點格外顯著，運行和整合的邏輯和數據之間的轉換是對相對獨立的任務的組織形式確定時要格外關注的兩個重要元素。嵌入式的程序應用通常會存儲在Flash和ROM中，針對軟件設計時的布局優化可以保證RTOS更加有條不紊地運行，與此同時會更有效地發揮自身的相互協調作用。在具體的優化步驟里，存儲映像的布局問題應該是慎重關注的問題，當軟件程序中的相關的命令被系統所調用時，嵌入式RTOS先是發出ROM請求，然后在其物理地址上進行初始化操作，利用這種形式來處理任務不僅可以大大提升處理器對向量提取的速度，而且還可以進一步提高計算機系統的執行效率。

3.2調度實時性和時鐘通信

大多數情況下都是采用優先級調度法對嵌入式實時軟件技術的相關應用任務和功能進行調度的，該方法可以有效地節省系統對于關鍵性任務的響應時間。假如出現同一種優先級同時出現的數量比較多的情況的話，系統會自動根據同等優先級的緊急程度來改變優先級的高低次序，從而使那些相對緊急的任務優先得到處理。程序設計人員在設計程序時必須要考慮到的一個因素是時鐘和任務之間的實時通信，使用嵌入式實時軟件技術可以為每一個人都專門設一唯一的特殊的時鐘服務，并且借助隊列和信號算法來完成任務和應用軟件之間的同步，從而使得所有任務的實時性得到有效的保障，并且能夠使應用軟件和開發程序的性能得到較大的提升。嵌入式的實時軟件技術在功能和結構上的發展備受現在計算機界人士的關注，其作用不可小覷。時鐘通信和實時性軟件技術之間存在不可分割的聯系，至少在科技發展迅速，人們的需求不斷擴張的社會里面，實時性軟件嵌入和時鐘通信的相互作用極其關鍵，進一步催促了計算機界的科學技術的發展。

4結語

計算機系統中的軟件設計應該根據用戶的具體需求，開發的具體環境和涉及到的服務等很多因素來制定合理的規劃，但是無論面對怎樣的情況，為保證軟件和程序設計的良好性能，都必須需要軟件具有實時性的特點。所以，軟件設計人員和程序開發者需要對嵌入式的實時軟件技術進行合理的運用，并借此來改善整體的見算計軟件的設計質量。軟件作為計算機的核心,其設計效率和質量直接關系到軟件的使用,通過嵌入式實時軟件技術，能夠使計算機軟件設計水平獲得大幅度提升，在未來應該加大對實時性軟件技術的研究力度，從而更好地運用于軟件開發領域。

參考文獻

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作者:米秋香 單位:廣州大學松田學院