肖殿華

（安徽省阜陽市地方稅務(wù)局電子稅務(wù)管理中心，安徽 阜陽 236009）

嵌入式實時軟件在計算機(jī)軟件設(shè)計中的應(yīng)用探討

肖殿華

（安徽省阜陽市地方稅務(wù)局電子稅務(wù)管理中心，安徽 阜陽 236009）

近年來，在我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動下，計算機(jī)在人們生活和工作中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，成為了一種重要的工具。在實際的計算機(jī)軟件設(shè)計環(huán)節(jié)中，科學(xué)使用嵌入式的實時軟件，切實處理計算機(jī)軟件的故障，使整個計算機(jī)軟件的設(shè)計更加簡單，簡化了設(shè)計流程，有效對系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行了強(qiáng)化。嵌入式實時軟件在計算機(jī)軟件設(shè)計中的應(yīng)用表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。

嵌入式實時軟件；計算機(jī)；軟件設(shè)計

1 引言

我國已經(jīng)進(jìn)入了信息化時代，計算機(jī)已經(jīng)成為了生活和工作中非常重要的部分，為了滿足現(xiàn)階段人們生活和工作的需求，計算機(jī)的水平也在不斷提升，在很多領(lǐng)域中，計算機(jī)軟件都得到了廣泛的運用。把嵌入式實時軟件運用到計算機(jī)軟件的設(shè)計環(huán)節(jié)中，能夠幫助計算機(jī)軟件的設(shè)計過程更加簡單快捷，同時還能不斷優(yōu)化計算機(jī)的軟件系統(tǒng)，提高計算機(jī)軟件的品質(zhì)和使用性能。

2 嵌入式實時軟件的特點和應(yīng)用原理

2.1 嵌入式實時軟件的特點

嵌入式實時軟件作為一種在計算機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計的應(yīng)用型計算機(jī)系統(tǒng)，可以剪裁軟件和硬件，但是對系統(tǒng)的功能、功耗和可靠性也提出了更嚴(yán)格的要求。嵌入式實時軟件是一種操作非常簡單、穩(wěn)定性好的計算機(jī)系統(tǒng)，加上其價格比較合理，因此受到了人們的青睞。在計算機(jī)軟件中應(yīng)用嵌入式實時軟件，可以有效地對各種指令的執(zhí)行進(jìn)行預(yù)測，同時實現(xiàn)指令的動態(tài)分配和緩存，實現(xiàn)了計算機(jī)軟件的實時處理，整個系統(tǒng)的性能也得到了優(yōu)化。將嵌入式實時軟件應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)中，主要包括硬件應(yīng)用、軟件應(yīng)用，計算機(jī)軟件的運用是在控制應(yīng)用程序的基礎(chǔ)上，計算機(jī)相關(guān)的操作系統(tǒng)促進(jìn)控制程序軟件編寫的實現(xiàn)，以此達(dá)到硬件、軟件之間的交互。針對嵌入式實時軟件而言，其嵌入式微處理器作為整個軟件的設(shè)計核心，可以完成軟件系統(tǒng)的多項任務(wù)，并且處理的效率非常快。嵌入式實時軟件系統(tǒng)是一種模塊化的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對軟件系統(tǒng)的故障檢測和修復(fù)。

2.2 嵌入式實時軟件的應(yīng)用原理

如今，我國計算機(jī)技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，計算機(jī)在人們的生活和工作中應(yīng)用非常普遍，在各行各業(yè)，計算機(jī)軟件都得到了廣泛的應(yīng)用。由于每一個行業(yè)都在不斷進(jìn)步，行業(yè)在不斷發(fā)展的過程中，對計算機(jī)軟件的性能和功能的要求也越來越高。嵌入式實時軟件于計算機(jī)軟件設(shè)計中的主要應(yīng)用是將計算機(jī)科學(xué)技術(shù)、實時處理技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)建一個實時的CORBA模型，將嵌入式實時軟件應(yīng)用到計算機(jī)軟件設(shè)計中，能夠在計算機(jī)軟件系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)用中開展相應(yīng)的設(shè)計服務(wù)活動，尤其是在對模型軟件的設(shè)計過程中，能夠為計算機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計給予相應(yīng)的支撐支持，幫助計算機(jī)軟件的設(shè)計實現(xiàn)優(yōu)化之余，也將計算機(jī)軟件設(shè)計的獨立性、安全性進(jìn)行提升[1]。

3 計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的開發(fā)和設(shè)計

將嵌入式實時軟件應(yīng)用于計算機(jī)軟件設(shè)計的環(huán)節(jié)中，促進(jìn)使計算機(jī)軟件的開發(fā)過程更加簡單，同時還能夠有效地提高計算機(jī)軟件的設(shè)計效率。嵌入式實時軟件的開發(fā)設(shè)計過程與計算機(jī)軟件的設(shè)計不同，其并不需要在特定的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行，一般利用交叉開發(fā)的手段進(jìn)行。一般情況下，嵌入式實時軟件的開發(fā)程序較為簡單，而軟件開發(fā)是建立在計算機(jī)軟件需求的基礎(chǔ)之上，因此實際開發(fā)之前應(yīng)該先詳細(xì)分析計算機(jī)軟件的需求，按照實際的需求進(jìn)行開發(fā)，設(shè)計軟件系

統(tǒng)，同時編寫運用程序的代碼。最后是軟件測試，通過軟件測試檢測嵌入式軟件系統(tǒng)的功能，根據(jù)測試的結(jié)果不斷完善計算機(jī)軟件設(shè)計。鑒于此，嵌入式實時軟件開發(fā)的簡單性，給計算機(jī)穩(wěn)定性的提高提供了保障。嵌入式實時軟件的設(shè)計過程雖然比較簡單，但是在實際的設(shè)計過程中也應(yīng)該注意軟件數(shù)據(jù)的格式化和初始化等工作。因此，在實際的設(shè)計開發(fā)過程中，設(shè)計人員應(yīng)該熟悉掌握各種關(guān)于嵌入式實時軟件的相關(guān)知識，提高軟件設(shè)計的有效性和準(zhǔn)確性，避免硬件和軟件之間脫離，這樣才能真正使計算機(jī)軟件的操作性能得到有效的提高[2]。

4 嵌入式實時軟件在計算機(jī)軟件設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 對任務(wù)進(jìn)行劃分

嵌入式實時軟件的最高層是應(yīng)用軟件，整個系統(tǒng)的功能也是靠應(yīng)用軟件來實現(xiàn)的。在計算機(jī)操作系統(tǒng)中，嵌入式ROTS微內(nèi)核是計算機(jī)軟件中應(yīng)用程序的基礎(chǔ)開發(fā)平臺，在整個計算機(jī)系統(tǒng)中具有非常重要的作用。應(yīng)用嵌入式實時軟件進(jìn)行計算機(jī)軟件的設(shè)計，第一個工作就是要采用嵌入式實時軟件來對劃分計算機(jī)系統(tǒng)，將一個大任務(wù)劃分成若干個獨立的小任務(wù)，然后逐步實現(xiàn)一個個小任務(wù)，最終實現(xiàn)計算機(jī)軟件的設(shè)計。通過將計算機(jī)軟件設(shè)計劃分成多個小任務(wù)，可以使整個軟件設(shè)計的流程得到簡化，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)ROTS模型的優(yōu)化完善，使整個系統(tǒng)的運行更加協(xié)調(diào)。充分利用嵌入式實時軟件對計算機(jī)軟件設(shè)計進(jìn)行任務(wù)的劃分，首先應(yīng)該將計算機(jī)軟件的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)化成具體的計算和分析，得到分析結(jié)果，根據(jù)分析的結(jié)果決定數(shù)據(jù)執(zhí)行的前后順序，然后通過應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的異步關(guān)系將各個數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)化為不同的任務(wù)，然后執(zhí)行任務(wù)。但是在這個過程中，應(yīng)該要考慮系統(tǒng)內(nèi)部的功能，根據(jù)不同任務(wù)之間的相互聯(lián)系和系統(tǒng)完成各項功能的時間來劃分任務(wù)。

4.2 布局存儲映像，組織任務(wù)

將計算機(jī)軟件設(shè)計轉(zhuǎn)化為若干個小任務(wù)之后，接下來就是布局存儲映像，組織任務(wù)。組織任務(wù)時，應(yīng)該考慮使用哪種方式組織任務(wù)，在選擇任務(wù)組織方式的時候主要是由數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系和不同任務(wù)之間的邏輯關(guān)系來決定的，對任務(wù)的管理和組織都可以采用嵌入式操作系統(tǒng)來完成。在嵌入式實時軟件中，操作系統(tǒng)并不是完善的，因此應(yīng)該將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序保存或者駐留在FLASH或者ROM中。在后續(xù)的操作過程中，為了保證操作系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地運行，必須要合理安排任務(wù)組織，同時局部好計算機(jī)軟件系統(tǒng)。在布局計算機(jī)軟件系統(tǒng)時，可以運用系統(tǒng)的存儲映像進(jìn)行布局，同時應(yīng)該重點考慮物理零地址調(diào)取的存儲器。嵌入式運用系統(tǒng)一般是從ROM開始啟動，整個過程更加簡單和快速[3]。

4.3 任務(wù)調(diào)度

組織任務(wù)之后就是任務(wù)調(diào)度。將嵌入式實時軟件應(yīng)用到計算機(jī)的軟件設(shè)計過程中，通過嵌入式實時軟件來實現(xiàn)整個計算機(jī)系統(tǒng)的實時性是最關(guān)鍵也是最重要的一項工作。對于計算機(jī)系統(tǒng)的實時性可以從來兩個方面來進(jìn)行理解，也就是硬實時性和軟實時性。硬實時性的實現(xiàn)就是指要求計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該在一定規(guī)定的范圍內(nèi)完成任務(wù)，如果沒有完成就會造成不良的后果。而軟實時性的要求比較柔和，雖然和硬實時性一定要求系統(tǒng)應(yīng)該在規(guī)定的時間內(nèi)完成各種任務(wù)，但是可以出現(xiàn)一定程度的延遲[4]。在調(diào)度計算機(jī)軟件系統(tǒng)的任務(wù)過程中，可以采用可搶占的優(yōu)先級調(diào)度方式。通過這種方式進(jìn)行調(diào)度，會優(yōu)先處理和完成比較緊急的任務(wù)，對系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先等級的劃分，然后嚴(yán)格按照優(yōu)先等級處理各種任務(wù)。如果有一個優(yōu)先級需要完成非常多的任務(wù)，微內(nèi)核不可能同時處理這些任務(wù)，因此需要將這些任務(wù)按照緊急程度進(jìn)行排序，然后按順序完成。

4.4 任務(wù)和時鐘間通信

設(shè)計計算機(jī)軟件的過程中，應(yīng)該考慮到提供時鐘服務(wù)。嵌入式實時軟件它也存在著時鐘，一般用“l(fā)ick”來進(jìn)行標(biāo)記[5]。將嵌入式實時軟件應(yīng)用到計算機(jī)軟件設(shè)計過程中，也可以對時間服務(wù)進(jìn)行設(shè)計，這樣才能保證每一個人都能夠具有自己的時鐘，可以實現(xiàn)在規(guī)定的時間內(nèi)完成各種不同的執(zhí)行任務(wù)。不僅如此，嵌入式實時軟件的操作系統(tǒng)一般還具有信號、信號量、郵箱和隊列等機(jī)制，這些機(jī)制的存在也保證了軟件和系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)通信。

4.5 系統(tǒng)初始化

在嵌入式實時軟件應(yīng)用的過程中，還需要進(jìn)行系統(tǒng)初始化。在嵌入式操作系統(tǒng)中，在地層硬件和微內(nèi)殼之間，存在著一個硬件抽象層，這個硬件抽象層在整個系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，具有編寫初始化代碼和負(fù)責(zé)實現(xiàn)對系統(tǒng)的引導(dǎo)的作用，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化。但是嵌入式實時軟件和計算機(jī)軟件系統(tǒng)也存在著不一樣的地方，計算機(jī)軟件系統(tǒng)具有BIOS，但是嵌入式軟件實時系統(tǒng)不具有BIOS[6]。所以，在采用嵌入式實時軟件來實現(xiàn)計算機(jī)軟件的設(shè)計時，應(yīng)該另外設(shè)計一個方案來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的引導(dǎo)，并編寫初始化代碼，需要進(jìn)行多步驟的對固定指令的序列執(zhí)行，最后才能通過指令的設(shè)置或者轉(zhuǎn)移對嵌入式軟件系統(tǒng)進(jìn)行加載，使其進(jìn)入到系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中。

5 結(jié)語

在計算機(jī)軟件的設(shè)計過程中應(yīng)用嵌入式實時軟件，簡化了設(shè)計流程，使整個系統(tǒng)設(shè)計更加靈活。在設(shè)計計算機(jī)軟件的實際過程中，首先應(yīng)該將嵌入式實時軟件對計算機(jī)軟件設(shè)

計的任務(wù)進(jìn)行劃分，然后布局存儲映像，組織任務(wù)，進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，實現(xiàn)任務(wù)和時鐘間通信，最后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，完成系統(tǒng)設(shè)計。

[1]張琳，劉燕云．嵌入式實時軟件在計算機(jī)軟件設(shè)計中的應(yīng)用探討[J]．中國電子商情：科技創(chuàng)新，2014，32(12)：19-20．

[2]翟愛章．計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的應(yīng)用設(shè)計[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2014，17(21)：91-92．

[3]李紅蘭．計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件應(yīng)用[J]．電子技術(shù)與軟件工程，2014，32(12)：93-95．

[4]姜俊穎，張良．計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的應(yīng)用分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，14(21)：87-88．

[5]宮婷．計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的應(yīng)用探究[J]．中國外資月刊，2013，11(23)：280-281．

[6]余耀．解析計算機(jī)軟件設(shè)計中嵌入式實時軟件的應(yīng)用[J]．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，13(8)：14-15．

[7]周俊平．基于JAVA的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)信息管理系統(tǒng)的研究[J]．電腦與電信，2015(10)：58-60．

【 Abstract】 In recent years,with the constant development of science and technology in our country,computer application in people's life and work has been so common that it becomes an important tool.In the design of computer software,scientific use of embedded real-time software and handling the failure of computer software make the computer software design simpler.It simplifies the design process,strengthens the system quality effectively.The application of embedded real-time software in computer software design shows great advantages.

TheApplication of the Embedded Real-time Software in Computer Software Design

Xiao Dianhua
（Electronic Tax Management Center,Fuyang Local Taxation Bureau,Fuyang 236009,Anhui）

embedded real-time software；computer；software design

TP311.53

A

1008-6609(2016)07-0095-03

肖殿華，男，安徽阜陽人，本科，電子信息工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)與信息安全、稅收信息化、稅收大數(shù)據(jù)。