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1、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)特點(diǎn)

在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)過程中，嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)軟件所承擔(dān)的功能主要有緩存、指令的執(zhí)行等。這可以使計(jì)算機(jī)整體上平穩(wěn)可靠的運(yùn)行，也使得軟件的處理效果得到保障，以此使軟件的應(yīng)用性能得到提升[1]。在計(jì)算機(jī)軟件實(shí)際操作控制的過程中必須要實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用程序的控制，以以上內(nèi)容為基礎(chǔ)來對軟件進(jìn)行科學(xué)合理的控制。微處理器是嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)當(dāng)中的核心硬件，可以實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)功能的處理，而且還可以有效的保護(hù)計(jì)算機(jī)當(dāng)中的內(nèi)部設(shè)備。

2、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)施配備。本次設(shè)計(jì)研究所采用的計(jì)算機(jī)處理器為TI公司生產(chǎn)的芯片，其型號為TMS320C6701型號，該處理器的工作主頻為150MHz，存儲器為128k雙字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器以及flash存儲器等。計(jì)算機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)需要借助于串行異步全雙工，總數(shù)據(jù)傳輸接口的芯片型號為BU61580。2.2整體布局設(shè)計(jì)。關(guān)于計(jì)算機(jī)嵌入式實(shí)時操作軟件系統(tǒng)的布局以及組織時，需要使ROM和FLASH當(dāng)中存儲的數(shù)據(jù)得到保障，同時也需要確保系統(tǒng)整體上能夠可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。嵌入式軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用可以優(yōu)化計(jì)算機(jī)內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)[2]。當(dāng)然，其主要任務(wù)是可以實(shí)現(xiàn)對程序命令的快速調(diào)取，從而執(zhí)行相關(guān)的代碼，使ROM的運(yùn)行速度可以得到迅速提升，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)處理的效率。構(gòu)建信息系統(tǒng)可用性評價機(jī)制。首先需要實(shí)施信息系統(tǒng)可用性評價標(biāo)準(zhǔn)初始集合；其次去除系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)的因素；最后優(yōu)化設(shè)計(jì)可用性評價準(zhǔn)則，并進(jìn)一步構(gòu)建系統(tǒng)評價準(zhǔn)則以及內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)影響因素去除中主要針對的是那些重復(fù)及容易受到主觀因素，去除和系統(tǒng)沒有關(guān)聯(lián)的使用場景。另外在如果在準(zhǔn)則中發(fā)現(xiàn)可見性也需要對其實(shí)施去除，基于一般交互過程以及新手交互過程準(zhǔn)則實(shí)施效率以及有效性準(zhǔn)則分解，確保能夠?qū)崿F(xiàn)和應(yīng)用場景的有效適應(yīng)，因此需要去除。在準(zhǔn)則中的防錯及靈活性等的多維性，均需要注重準(zhǔn)則單一維度準(zhǔn)則，有助于實(shí)現(xiàn)可用性評價準(zhǔn)則集合[3]。組間平均連接法的應(yīng)用，有助于進(jìn)行各個評價準(zhǔn)則的二維空間坐標(biāo)聚類分析，在將聚類過程譜系條件上實(shí)施可用性評價準(zhǔn)則的相容性、操作安全性、用戶支持度、功能支持度以及便捷性等的分類。首先關(guān)于安全性則也就是要提升人機(jī)交互系統(tǒng)的安全性，用戶支持、流程支持度以及功能支持度可以對任務(wù)流程實(shí)施有效支持。優(yōu)化設(shè)計(jì)同緯度可用性評價準(zhǔn)則，對相關(guān)準(zhǔn)則含義進(jìn)一步明確。關(guān)于系統(tǒng)的相應(yīng)分析，與其他準(zhǔn)則集合比較，在對系統(tǒng)實(shí)施可用性評價準(zhǔn)則特點(diǎn)分析過程中，重要的也就是安全性以及流程組織，在安全性評價過程中分為人因安全性以及操控安全性。在系統(tǒng)應(yīng)用中需要注重實(shí)現(xiàn)可用性檢查要素內(nèi)容和可用性評價準(zhǔn)則的相互匹配。對于各個評價準(zhǔn)則在檢查中無法全部應(yīng)用，因此在可用性檢查過程中，注重實(shí)現(xiàn)內(nèi)容功能和評價準(zhǔn)則的匹配性，積極開發(fā)相關(guān)可用性檢查問題，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)可用性檢查列表。在研發(fā)過程中為能夠提高可用性檢查列表，針對相關(guān)問題均需要實(shí)施信息系統(tǒng)研發(fā)人員和可用性專家的詳細(xì)檢查后、修改以及確認(rèn)，有效防范疑問和模糊的出現(xiàn)[4]。2.3軟件任務(wù)功能劃分。在具體設(shè)計(jì)時，需要看重嵌入式實(shí)時操作軟件的軟件區(qū)功能劃分。隨著更多應(yīng)用軟件的投入使用，將會增加嵌入式實(shí)時操作軟件的負(fù)荷，因此在實(shí)際工作中嵌入式實(shí)時操作軟件能夠依照實(shí)際需求進(jìn)行任務(wù)劃分，以此顯著提升計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的便利性。同時，嵌入式實(shí)時軟件可以科學(xué)分析系統(tǒng)中的應(yīng)用程序，并且與其他相關(guān)軟件進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保其可以更可靠的運(yùn)行。任務(wù)功能的劃分需要遵循基本的原則，比如時間的緊迫性、周期執(zhí)行性以及功能內(nèi)聚性等。圖1為嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)劃分：縱觀各種不同的處理事件，從整體上可以把事件分為隨機(jī)與周期性兩種不同的類型。其中周期性的事件主要是指數(shù)據(jù)的采集、輸入以及輸出，同時包含解算數(shù)據(jù)指令等。系統(tǒng)的啟動需要通過IMU來數(shù)據(jù)，然后觸發(fā)應(yīng)用程序，因此在任務(wù)建立時必須要首先建立起IMU周期任務(wù)，在這個周期當(dāng)中需要根據(jù)IMU所傳遞出的信息來進(jìn)行解算。隨機(jī)事件包含接受與處理命令等，將其設(shè)置為最低優(yōu)先級[5]。2.4調(diào)度與控制功能。嵌入式實(shí)時操作軟件主要負(fù)責(zé)調(diào)度與控制，其實(shí)時性包含軟與硬兩個方面。其最大的不同就是軟實(shí)時性當(dāng)中，計(jì)算機(jī)在處理命令的過程中不可避免的會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，因此其對于命令的處理時間也會有彈性；但是硬實(shí)時性的處理時間就沒有彈性[6]。在具體設(shè)計(jì)過程中需要考慮到這兩個方面的實(shí)時性特點(diǎn)，從而使計(jì)算機(jī)的工作效率得到進(jìn)一步的提升。如果計(jì)算機(jī)的任務(wù)比較重，一般會選擇最優(yōu)調(diào)度方案，提升調(diào)度和處理效率。2.5評價體系。分布式嵌入式系統(tǒng)是指將通過較大計(jì)算能力才能夠解決的任務(wù)分裝為多個小任務(wù)，之后通過消息傳遞的方式將任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)群中實(shí)現(xiàn)處理，最后將計(jì)算機(jī)結(jié)果進(jìn)行綜合處理，從而得到最后的處理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分布式嵌入式系統(tǒng)評價主要通過資源分配及調(diào)度算法兩方面。調(diào)度算法指的是保證分布式嵌入式計(jì)算機(jī)的優(yōu)先級較高的任務(wù)能夠優(yōu)先被處理。資源分配主要保存存儲、處理器、網(wǎng)絡(luò)及其中的一系列外部設(shè)備，如果資源較多，那么就表示系統(tǒng)的能力較強(qiáng)。分布式嵌入式系統(tǒng)中的可靠性指的是通過全面考慮系統(tǒng)的安全性、可靠性及完整性等多種屬性，提高系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的可靠性。可靠性的衡量主要包括多種方式，分別為設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、分析及評估。分布式嵌入式系統(tǒng)中器件的可靠性指的是嵌入式系統(tǒng)在指定作業(yè)環(huán)境和時間中具備連續(xù)服務(wù)能力，其能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件設(shè)備服務(wù)能力指標(biāo)進(jìn)行全面的衡量。為了能夠更加全面且準(zhǔn)確的將嵌入式計(jì)算機(jī)自身的性能反映出來，選擇的性能指標(biāo)要滿足以下需求：首先，能夠表示某方面的特點(diǎn)，也就是代表原則；其次，具備全面的數(shù)據(jù)資料的支持，也就是可信原則；然后，根據(jù)自身的實(shí)際需求進(jìn)行選擇，也就是使用原則；最后，選擇較小關(guān)聯(lián)度的性能，也就是獨(dú)立原則。通過上述的原則使分布式嵌入式計(jì)算機(jī)性能評價指標(biāo)根據(jù)相應(yīng)的屬性聯(lián)系創(chuàng)建多級遞階的層次結(jié)構(gòu)，以此創(chuàng)建分布式嵌入式計(jì)算機(jī)的性能評估模型。

3、嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用案例分析

嵌入式信息系統(tǒng)是在現(xiàn)代社會環(huán)境下具有重要應(yīng)用價值，屬于是有效態(tài)勢感知手段，可以有效確保在正確時間及地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)正確信息的有效傳遞，顯著提升決策正確性，不管是在信息傳遞還是在結(jié)果獲取中均能夠提高正確性。然而系統(tǒng)本身存在的不完整性以及不確定性，對信息系統(tǒng)作用的有效發(fā)揮產(chǎn)生了不良影響。基于此種環(huán)境則需要顯著提升嵌入式信息系統(tǒng)的可用性。在實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)可用性高，能夠顯著降低用戶工作負(fù)荷，最大化的減少人為失誤發(fā)生率，顯著提升用戶滿意度。因此嵌入式信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要建立在用戶基礎(chǔ)上，通過提升系統(tǒng)可用性得到人們的廣泛關(guān)注。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用當(dāng)中的具體實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行專門的詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼以及開展試驗(yàn)進(jìn)行測試等，對其時間與空間等方面的指標(biāo)進(jìn)行評價。3.1系統(tǒng)初始化。這個環(huán)節(jié)主要是系統(tǒng)的電初始化與執(zhí)行用戶傳遞的命令這個階段。包含程序代碼的加載、CPU的初始化、微內(nèi)核、系統(tǒng)硬件、始終、用戶入口程序、內(nèi)存管理等方面的初始化。3.2驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)步驟。驅(qū)動程序主要針對計(jì)算機(jī)當(dāng)中的底層接口，在嵌入式實(shí)時操作操作系統(tǒng)當(dāng)中包含打開、關(guān)閉、讀取、控制、寫入以及設(shè)備驅(qū)動程序等。為了使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的效率得到提升，需要對微內(nèi)核進(jìn)行簡單的封裝。3.3具體應(yīng)用結(jié)果分析。通過對其進(jìn)行半實(shí)物的仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行效果驗(yàn)證，得到如下結(jié)果:（1）計(jì)算機(jī)中斷相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)值為78μs，任務(wù)上下文切換時間測量值為113μs，操作系統(tǒng)bin文件的具體值為26kB，整個系統(tǒng)軟件的數(shù)值為50k雙字。根據(jù)仿真試驗(yàn)所得到的結(jié)果來看，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)可以使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率得到提升，滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。結(jié)語在社會進(jìn)程發(fā)展過程中計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，隨之進(jìn)一步促進(jìn)了嵌入式實(shí)時軟件的產(chǎn)生，通過使用此種軟件的運(yùn)用，可以有效提升計(jì)算機(jī)軟件的整體質(zhì)量，顯著提升計(jì)算機(jī)軟件在應(yīng)用中的實(shí)用性及穩(wěn)定性，另外也有助于顯著提高計(jì)算機(jī)設(shè)備質(zhì)量及工作效率。本文重點(diǎn)關(guān)于計(jì)算機(jī)軟件的嵌入式軟件的應(yīng)用展開了簡要的分析。本文主要對嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)當(dāng)中的設(shè)計(jì)流程與應(yīng)用進(jìn)行分析研究，并且進(jìn)行專門的仿真實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)當(dāng)中應(yīng)用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)可以使計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率得到提高，使軟件開發(fā)的復(fù)雜性有所降低。

作者:胡曉華 單位:福建江夏學(xué)院電子信息科學(xué)學(xué)院