计算机软件设计的嵌入式实时软件技术

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摘要：现在，由于科技的发展越来越迅速，电脑软件技术上的造诣越来越完整，在这个现代化的时代里，软件应用技术已经成为人们学习、工作和日常生活中的非常必要的用具。而软件技术作为计算机上的最主要的技术，高效性和品质性能等都和软件的使用有着强聚合联系。而嵌入式的实时软件技术可以使计算机软件在设计层面上有更大的改变，进一步升华。根据这门技术，将分别对嵌入式实时软件技术框架、嵌入式技术的特点和性能及其任务以及主要应用进行了详细介绍。

关键词：嵌入式实时软件技术；核心技术；设计要领；主要应用

1嵌入式实时软件技术框架

1.1结构化框架

作为嵌入式实时技术中发展最为良好的一种框架结构，最为常见的有两种类型，首先是单任务处理，其次是多项任务。单任务相对显著的特点体现在下面几个方面：高效率地运行、少量的资源占用、简单的整体架构、不需要操作性通的支持等。及时单任务处理的优点有很多，但是它的缺点也是非常明显的，比如说在进行任务处理的时候，优先级并不是存在于多项任务之间进行处理的，甚至即便是有一些比较紧张的任务，也不可以抢先进行处理，都需要排队等待处理。因此，单项任务处理使该框架只能处理一些相对比较简单的嵌入式系统应用。而多项任务处理作为最基本的单元操作，实时软件系统提供任务之间的交流。处理多项任务时，其核心的环节就是对任务进行分化，现在广泛通用的一种设计方法就是实时软件分析技术，究其根本来说，这种设计模式架构广泛地应用于嵌入式软件技术中，详细说就是分析任务的关联性，其主要凭证便是时间的特性，相应的任务中处理相应的模块，使之合理运用。之所以说多任务处理模式可以有效地提高软件开发者的开发效率，并且会大大地提高开发出的软件成品的质量，那是因为可以借助RTOS来实现多任务框架处理。

1.2框架的构件

构件作为构件化软件框架的最核心的构造单位，其交互需要凭借其结构框架之间的关系实现。而在实现交互的构件中，仅仅是接口将已知信息定义好。从根本上来说，构件可以合理地分离各种不同功能的接口，单个构件在修正或者改变自身的情况时，并不对它本身的构件造成什么影响，只是影响一些对接互的实现行为，所以说构件化软件框架的扩展性是极高的。为了保证其高效性，其中一种方法就是完成分化的时间是尽量节省的，可以使用中间件去屏蔽大量的细节上的内容。中间件是在构件化的软件框架中的及其关键的部件，可以作为主线来起作用，与其相关的各种构件都可以运行于相关的中间件上。CORBA作为嵌入式软件架构中的使用最为广泛的设计模式，OMG协调定制其应用程序范围，DCE便可以通过该途径实现软硬件之间的完美嵌入。CORBA作为一种公共的软件结构跨年，是因为OMG是一种非盈利。其中就有输出服务作用在构建模型中，甚至是有且只有输出服务，所以构件化的软件框架牟星的一个显著特点便是将问题灵活自如地切换。

2嵌入式实时软件技术的特点

嵌入式实时软件技术其实和人们日常使用的软件差不多，最大的区别就是其实时性方面，因此，由于该特点的出现，嵌入式实时软件技术就出现了更多不同于日常所见的软件的区别。

2.1实时性

嵌入式软件的最显著的特性便是实时性，实时性也是不同于一般软件的最直观的区别，在需求分析和软件开发的过程中，实时性是不可或缺的，尤其是针对那些极其有难度的程序设计来说，必须严格地要求其实时性。构件化框架在开发使用过程中，应该在分析构件化模型时有效地表示其实时性，为了同时满足接口调用的实时性和构件描述的实时性的正确性，从而可以使用和实时性基本相通的构建模型来针对软件的实时性进行设计和实现。异步和并行作为软件设计和软件开发的重要问题，接近所有的程序设计都要考虑到这两大问题，因为为了达到实时性的要求，需要考虑到各种设计、接口、操作、算法等带来的潜在风险，必须选择最合理的方法来进行最终的设计。

2.2多样性

基本上每一种嵌入式软件框架都是针对于某一些或者某一个用户来根据其实际环境和应用范围进行量身制定，所以软件嵌入式的技术并不是唯一的，是多样化地存在于软件设计中的。它可以被灵活地运用于各种开发环境，并且多样化的特点有利于实现开发者和用户之间的交互，使其更有效地达成一致关键点。但是为更进一步满足用户需求，就必须继续改善提升。

3计算机软件设计中的嵌入式实时技术

3.1嵌入式实时软件技术的应用

3.1.1对任务进行合理划分

在RTOS中，作为最高的层级，应用软件使RTOS的相关结构设计和功能实现的基本途径，也是前提条件，更是一种必不可少的核心组成，占有着十分关键的位置。在嵌入式的应用软件行列里面，多部分主要功能都是需要借助微内核的，而这些功能与其一些核心的任务存在着重要联系，比如说任务管理、任务分配、任务交互、任务控制匹配等，可以把它看作是一种软件开发或者说是程序的设计的一个基本平台。嵌入式实时软件技术可以把应用软件在设计时用最佳的方法详细地划分为几个相对比较独立的任务，从而会更进一步地简化了程序设计的复杂的步骤。甚至还可以有效地协调系统和程序之间的特殊关系，因此通过嵌入式实时软件设计方法设计出来的软件可以在系统中有条不紊地进行。程序设计的转换作为计算机软件设计并行的集体划分任务的重点分析因素，精准地确定数据的载入顺序和有效地确认并行的转换行为，从此把一个或者多条数据精确地划分为一个合理有效的任务。在进行软件设计时，程序设计人员的需要着重关注的划分任务的主要因素便是数据访问使得异步关系。详细的需要着重考虑的因素有下面两种。首先是软件的内部功能。该功课就是把计算机应用的程序设计进一步划分为同步和异步任务，用户的接口任务，周期性任务和控制性任务，范围约束任务，目标细化任务等。能把激活功能和被激活的事件任务结合在一起，整合为一个任务，并且，还能应用它把聚合性比较强的多个任务关联在一起，从而整合出一个新的任务，由此利用相通事件作为引擎来促进这些任务的完成，因此就能实现计算机软件的资源共享，也能够有效的减少程序设计中的繁琐步骤，更好地促进计算机程序设计的高效性。其次就是要仔细探究输入输出设备功能的实现，一般计算机软件设计的驱动采用的是轮询和终端的途径来驱动输入输出，但是在轮流查询的时候，会由此导致CPU中的资源被占用的较多，从而导致整体的计算机或者针对于某些系统的运行速度降低。所以，为了实现合理的实时性特点，将以中断的方式运用于软件的设计中。

3.1.2对任务组织形式加以确认

在计算机的程序设计中，本身并不存在很强的耦合性，但是嵌入式的软件实时技术的加入会使其独立性的特点格外显著，运行和整合的逻辑和数据之间的转换是对相对独立的任务的组织形式确定时要格外关注的两个重要元素。嵌入式的程序应用通常会存储在Flash和ROM中，针对软件设计时的布局优化可以保证RTOS更加有条不紊地运行，与此同时会更有效地发挥自身的相互协调作用。在具体的优化步骤里，存储映像的布局问题应该是慎重关注的问题，当软件程序中的相关的命令被系统所调用时，嵌入式RTOS先是发出ROM请求，然后在其物理地址上进行初始化操作，利用这种形式来处理任务不仅可以大大提升处理器对向量提取的速度，而且还可以进一步提高计算机系统的执行效率。

3.2调度实时性和时钟通信

大多数情况下都是采用优先级调度法对嵌入式实时软件技术的相关应用任务和功能进行调度的，该方法可以有效地节省系统对于关键性任务的响应时间。假如出现同一种优先级同时出现的数量比较多的情况的话，系统会自动根据同等优先级的紧急程度来改变优先级的高低次序，从而使那些相对紧急的任务优先得到处理。程序设计人员在设计程序时必须要考虑到的一个因素是时钟和任务之间的实时通信，使用嵌入式实时软件技术可以为每一个人都专门设一唯一的特殊的时钟服务，并且借助队列和信号算法来完成任务和应用软件之间的同步，从而使得所有任务的实时性得到有效的保障，并且能够使应用软件和开发程序的性能得到较大的提升。嵌入式的实时软件技术在功能和结构上的发展备受现在计算机界人士的关注，其作用不可小觑。时钟通信和实时性软件技术之间存在不可分割的联系，至少在科技发展迅速，人们的需求不断扩张的社会里面，实时性软件嵌入和时钟通信的相互作用极其关键，进一步催促了计算机界的科学技术的发展。

4结语

计算机系统中的软件设计应该根据用户的具体需求，开发的具体环境和涉及到的服务等很多因素来制定合理的规划，但是无论面对怎样的情况，为保证软件和程序设计的良好性能，都必须需要软件具有实时性的特点。所以，软件设计人员和程序开发者需要对嵌入式的实时软件技术进行合理的运用，并借此来改善整体的见算计软件的设计质量。软件作为计算机的核心,其设计效率和质量直接关系到软件的使用,通过嵌入式实时软件技术，能够使计算机软件设计水平获得大幅度提升，在未来应该加大对实时性软件技术的研究力度，从而更好地运用于软件开发领域。

参考文献

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作者:米秋香 单位:广州大学松田学院