計算機軟件設計分析

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1、計算機軟件設計中嵌入式實時操作系統特點

在計算機軟件的開發過程中，嵌入式實時操作系統軟件所承擔的功能主要有緩存、指令的執行等。這可以使計算機整體上平穩可靠的運行，也使得軟件的處理效果得到保障，以此使軟件的應用性能得到提升[1]。在計算機軟件實際操作控制的過程中必須要實現對應用程序的控制，以以上內容為基礎來對軟件進行科學合理的控制。微處理器是嵌入式實時操作系統當中的核心硬件，可以實現對各項功能的處理，而且還可以有效的保護計算機當中的內部設備。

2、計算機軟件設計中的嵌入式實時操作系統設計

2.1硬件設施配備。本次設計研究所采用的計算機處理器為TI公司生產的芯片，其型號為TMS320C6701型號，該處理器的工作主頻為150MHz，存儲器為128k雙字數據存儲器以及flash存儲器等。計算機交互功能的實現需要借助于串行異步全雙工，總數據傳輸接口的芯片型號為BU61580。2.2整體布局設計。關于計算機嵌入式實時操作軟件系統的布局以及組織時，需要使ROM和FLASH當中存儲的數據得到保障，同時也需要確保系統整體上能夠可靠穩定的運行。嵌入式軟件的設計與應用可以優化計算機內部軟件設計[2]。當然，其主要任務是可以實現對程序命令的快速調取，從而執行相關的代碼，使ROM的運行速度可以得到迅速提升，進而提升數據處理的效率。構建信息系統可用性評價機制。首先需要實施信息系統可用性評價標準初始集合；其次去除系統沒有關聯的因素；最后優化設計可用性評價準則，并進一步構建系統評價準則以及內容體系結構。在系統沒有關聯影響因素去除中主要針對的是那些重復及容易受到主觀因素，去除和系統沒有關聯的使用場景。另外在如果在準則中發現可見性也需要對其實施去除，基于一般交互過程以及新手交互過程準則實施效率以及有效性準則分解，確保能夠實現和應用場景的有效適應，因此需要去除。在準則中的防錯及靈活性等的多維性，均需要注重準則單一維度準則，有助于實現可用性評價準則集合[3]。組間平均連接法的應用，有助于進行各個評價準則的二維空間坐標聚類分析，在將聚類過程譜系條件上實施可用性評價準則的相容性、操作安全性、用戶支持度、功能支持度以及便捷性等的分類。首先關于安全性則也就是要提升人機交互系統的安全性，用戶支持、流程支持度以及功能支持度可以對任務流程實施有效支持。優化設計同緯度可用性評價準則，對相關準則含義進一步明確。關于系統的相應分析，與其他準則集合比較，在對系統實施可用性評價準則特點分析過程中，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。在系統應用中需要注重實現可用性檢查要素內容和可用性評價準則的相互匹配。對于各個評價準則在檢查中無法全部應用，因此在可用性檢查過程中，注重實現內容功能和評價準則的匹配性，積極開發相關可用性檢查問題，并在此基礎上構建系統可用性檢查列表。在研發過程中為能夠提高可用性檢查列表，針對相關問題均需要實施信息系統研發人員和可用性專家的詳細檢查后、修改以及確認，有效防范疑問和模糊的出現[4]。2.3軟件任務功能劃分。在具體設計時，需要看重嵌入式實時操作軟件的軟件區功能劃分。隨著更多應用軟件的投入使用，將會增加嵌入式實時操作軟件的負荷，因此在實際工作中嵌入式實時操作軟件能夠依照實際需求進行任務劃分，以此顯著提升計算機軟件設計的便利性。同時，嵌入式實時軟件可以科學分析系統中的應用程序，并且與其他相關軟件進行協調，確保其可以更可靠的運行。任務功能的劃分需要遵循基本的原則，比如時間的緊迫性、周期執行性以及功能內聚性等。圖1為嵌入式實時操作系統的功能設計劃分：縱觀各種不同的處理事件，從整體上可以把事件分為隨機與周期性兩種不同的類型。其中周期性的事件主要是指數據的采集、輸入以及輸出，同時包含解算數據指令等。系統的啟動需要通過IMU來數據，然后觸發應用程序，因此在任務建立時必須要首先建立起IMU周期任務，在這個周期當中需要根據IMU所傳遞出的信息來進行解算。隨機事件包含接受與處理命令等，將其設置為最低優先級[5]。2.4調度與控制功能。嵌入式實時操作軟件主要負責調度與控制，其實時性包含軟與硬兩個方面。其最大的不同就是軟實時性當中，計算機在處理命令的過程中不可避免的會出現延遲現象，因此其對于命令的處理時間也會有彈性；但是硬實時性的處理時間就沒有彈性[6]。在具體設計過程中需要考慮到這兩個方面的實時性特點，從而使計算機的工作效率得到進一步的提升。如果計算機的任務比較重，一般會選擇最優調度方案，提升調度和處理效率。2.5評價體系。分布式嵌入式系統是指將通過較大計算能力才能夠解決的任務分裝為多個小任務，之后通過消息傳遞的方式將任務分配到網絡計算機群中實現處理，最后將計算機結果進行綜合處理，從而得到最后的處理結構，實現分布式嵌入式系統評價主要通過資源分配及調度算法兩方面。調度算法指的是保證分布式嵌入式計算機的優先級較高的任務能夠優先被處理。資源分配主要保存存儲、處理器、網絡及其中的一系列外部設備，如果資源較多，那么就表示系統的能力較強。分布式嵌入式系統中的可靠性指的是通過全面考慮系統的安全性、可靠性及完整性等多種屬性，提高系統在運行過程中的可靠性。可靠性的衡量主要包括多種方式，分別為設計、驗證、分析及評估。分布式嵌入式系統中器件的可靠性指的是嵌入式系統在指定作業環境和時間中具備連續服務能力，其能夠對計算機系統中的硬件設備服務能力指標進行全面的衡量。為了能夠更加全面且準確的將嵌入式計算機自身的性能反映出來，選擇的性能指標要滿足以下需求：首先，能夠表示某方面的特點，也就是代表原則；其次，具備全面的數據資料的支持，也就是可信原則；然后，根據自身的實際需求進行選擇，也就是使用原則；最后，選擇較小關聯度的性能，也就是獨立原則。通過上述的原則使分布式嵌入式計算機性能評價指標根據相應的屬性聯系創建多級遞階的層次結構，以此創建分布式嵌入式計算機的性能評估模型。

3、嵌入式實時操作系統在計算機中的應用案例分析

嵌入式信息系統是在現代社會環境下具有重要應用價值，屬于是有效態勢感知手段，可以有效確保在正確時間及地點，實現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果獲取中均能夠提高正確性。然而系統本身存在的不完整性以及不確定性，對信息系統作用的有效發揮產生了不良影響。基于此種環境則需要顯著提升嵌入式信息系統的可用性。在實際應用中系統可用性高，能夠顯著降低用戶工作負荷，最大化的減少人為失誤發生率，顯著提升用戶滿意度。因此嵌入式信息系統設計中必須要建立在用戶基礎上，通過提升系統可用性得到人們的廣泛關注。嵌入式實時操作系統在計算機應用當中的具體實現，需要進行專門的詳細設計、編碼以及開展試驗進行測試等，對其時間與空間等方面的指標進行評價。3.1系統初始化。這個環節主要是系統的電初始化與執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、微內核、系統硬件、始終、用戶入口程序、內存管理等方面的初始化。3.2驅動程序的設計步驟。驅動程序主要針對計算機當中的底層接口，在嵌入式實時操作操作系統當中包含打開、關閉、讀取、控制、寫入以及設備驅動程序等。為了使計算機系統運行的效率得到提升，需要對微內核進行簡單的封裝。3.3具體應用結果分析。通過對其進行半實物的仿真實驗進行效果驗證，得到如下結果:（1）計算機中斷相應的實驗值為78μs，任務上下文切換時間測量值為113μs，操作系統bin文件的具體值為26kB，整個系統軟件的數值為50k雙字。根據仿真試驗所得到的結果來看，在計算機中進行嵌入式實時操作系統軟件的設計可以使計算機的運行效率得到提升，滿足設計的各項指標要求。結語在社會進程發展過程中計算機軟件技術也在不斷創新，隨之進一步促進了嵌入式實時軟件的產生，通過使用此種軟件的運用，可以有效提升計算機軟件的整體質量，顯著提升計算機軟件在應用中的實用性及穩定性，另外也有助于顯著提高計算機設備質量及工作效率。本文重點關于計算機軟件的嵌入式軟件的應用展開了簡要的分析。本文主要對嵌入式實時操作系統在計算機當中的設計流程與應用進行分析研究，并且進行專門的仿真實驗分析，結果顯示在計算機當中應用嵌入式實時操作系統可以使計算機的運行效率得到提高，使軟件開發的復雜性有所降低。

作者:胡曉華 單位:福建江夏學院電子信息科學學院