通信08專業(yè)綜合實驗(編輯修改稿)
2024-07-26 18:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 嵌入式系統(tǒng)簡介 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計挑戰(zhàn)是使嵌入式系統(tǒng)的獨特性能與設(shè)備的特殊約束條件相一致。以下是一些嵌入式系統(tǒng)的重要特性： 1.特殊應(yīng)用系統(tǒng)－嵌入式系統(tǒng)不同于通用處理器，它針對特殊應(yīng)用進行了優(yōu)化。 2.反應(yīng)性系統(tǒng)－反應(yīng)性計算的意思是系統(tǒng)(主要是軟件部分)根據(jù)傳感器信息對環(huán)境作出響應(yīng)，并利用激勵器控制環(huán)境，同時系統(tǒng)速度能與環(huán)境速度同步。 3.分布式－嵌入式系統(tǒng)的一般特征是多個通信進程在多個通過通信鏈路鏈接的CPU或ASIC上運行。 4.異類性－不同的嵌入式系統(tǒng)一般具有不同的結(jié)構(gòu)，以便在處理嚴格設(shè)計約束的嵌入式系統(tǒng)時能夠提供更好的設(shè)計便利性。 實時系統(tǒng)要求在外部環(huán)境指定的時間間隔內(nèi)對來自環(huán)境的激勵信號作出響應(yīng)(包括物理時間的過渡)。從輸入時間到輸出時間的延遲必須足夠小，以滿足可以接受的時間值。通常實時系統(tǒng)需要對環(huán)境作出連續(xù)及時的響應(yīng)。 計算的正確性不僅依賴于結(jié)果，而且取決于輸出發(fā)生的時間。一個實時系統(tǒng)必須滿足有限響應(yīng)時間約束條件，否則會產(chǎn)生嚴重的后果。如果后果是性能的劣化而不是故障，那么這種系統(tǒng)可以看作是一個軟實時系統(tǒng)。如果后果是系統(tǒng)發(fā)生故障，那么這種系統(tǒng)就是一種硬實時系統(tǒng)。 實時系統(tǒng)有反應(yīng)式和嵌入式兩種類型。反應(yīng)式實時系統(tǒng)會與環(huán)境發(fā)生連續(xù)的互作用，而嵌入式實時系統(tǒng)主要用于控制大型系統(tǒng)中安裝的特殊硬件。 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)生命周期 許多系統(tǒng)設(shè)計工程師都會經(jīng)歷硬件/軟件協(xié)同設(shè)計的過程(圖1)，此過程中硬件與軟件將同時進行開發(fā)。理解硬件與軟件功能相互之間的關(guān)系及界限有助于確保設(shè)計要求得到完整正確的理解和實現(xiàn)。 早在設(shè)計要求的定義與分析階段，系統(tǒng)開發(fā)人員就必須與設(shè)計工程師協(xié)同分配硬件或/和軟件方面的要求。這種分配的依據(jù)是早期系統(tǒng)仿真、原型設(shè)計和行為建模結(jié)果、工程師自己的經(jīng)驗以及上文提及的各種因素權(quán)衡結(jié)果(圖2)。一旦分配結(jié)束，就可以立即著手具體的設(shè)計和實現(xiàn)。實時系統(tǒng)開發(fā)中軟硬件的并行設(shè)計會使用到各種分析技術(shù)，包括： 1. 硬件與軟件仿真； 2.硬件/軟件協(xié)同仿真； 3.可調(diào)度的建模技術(shù)，如速率恒定分析； 4.原型設(shè)計和漸進式開發(fā)。 可以在各種抽象層次使用的仿真技術(shù)主要用于開展早期的性能評估。低層仿真可以用來為總線寬度和數(shù)據(jù)流程建模，這對性能評估是非常有用的。高層仿真可以滿足功能的交互，并促成硬件/軟件權(quán)衡研究及有效性設(shè)計。利用仿真可以將一個復(fù)雜的系統(tǒng)向下抽象成基礎(chǔ)組件和行為。仿真還助于解決功能性問題(數(shù)據(jù)與算法)、行為(進程排序)或性能問題(資源利用、吞吐量和時序)。 在作執(zhí)行任何類型的處理器評估時，首先要詳細理解用戶的功能和非功能性要求。功能性要求通常比較容易獲得，而非功能性要求較難定量測量。但對于實時系統(tǒng)來說，定義響應(yīng)時間這樣的要求是非常重要的。實時要求可以有以下幾種： 1.激勵－激勵(SS)：到系統(tǒng)去的兩個激勵之
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