第2章 嵌入式系统的结构ppt课件.ppt

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1、第2章嵌入式系统的结构主要内容2.1嵌入式系统的体系结构2.2嵌入式系统的流水线结构2.3嵌入式系统的存储器结构2.4嵌入式系统的编程结构2.5习题2.1嵌入式系统的体系结构2.1.1嵌入式系统体系结构简介嵌入式系统的体系结构（architecture）是嵌入式设备的一种抽象（abstraction），这意味着体系结构是系统的一般化，它典型地展现详细的实现信息，例如软件源代码或硬件电路设计。在体系结构层次，一个嵌入式系统中的硬件和软件组件表示为相互作用的要素（element）的某种组合。要素是硬件或软件的表示，它们的实现细节被抽象掉了，只留下

2、行为和相互关系的信息。体系结构的要素可以在内部集成于嵌入式设备之中，或者存在于嵌入式系统外部并且与内部的要素相互作用。简而言之，嵌入式体系结构包括嵌入式系统的要素、与嵌入式系统相互作用的要素、每个单独的要素的属性、以及要素之间相互作用的关系。结构类型定义模块(Module)称为模块的要素定义为一个嵌入式设备内部的不同功能组件，即系统正确运转所需要的基本硬件和软件。市场和销售体系结构图表典型地表示为模块结构，因为软件或硬件针对销售典型地封装成模块（如操作系统、处理器、JVM等等）。用法（Uses，也称为子系统与组件）一类表示运行时系统的模块结构，

3、其中模块通过它们的用法相互联系（例如哪个模块使用哪个其他模块）。层次(Layers)一类用法（Uses）结构，其中模块按层次组织（即层次化结构），高层的模块使用（需要）低层的模块。内核(Kernel)表示某类模块的结构，这些模块要使用操作系统内核模块（服务），或者被内核所操纵。通道体系结构(ChannelArchitecture)顺序地表示模块的结构，显示了通过其用法实现的模块变换。虚拟机(VirtualMachine)表示某类模块的结构，这些模块要使用虚拟机的模块。分解(Decomposition)一类模块结构，其中某些模块实际上是其他模块的

4、子单元（分解的单元），并且按这样表明相互关系。典型地用于确定资源分配、项目管理（规划）、数据管理（封装、私有化等等）。类（Class，也称为一般化）这是一类表示软件的模块结构，其中模块被称为类，并且相互关系是按照面向对象的方法定义的，在面向对象的方法中类继承自其他类，或者是父类的实际实例。在设计具有类似基础的系统时十分有用。组件(Component)与连接器(Connector)这些结构由这样的要素组成，这些要素或者是组件（主要的硬件/软件处理单元，例如处理器、Java虚拟机等等），或者是连接器（互连接组件的通信机制，例如硬件总线，或是软件OS

5、消息等等）客户机/服务器（Client/Server，也称为分布式系统）运行时的系统结构，其中组件是客户机或服务器（或对象），连接器是使用的机制（协议、消息、数据包等等），用来在客户机与服务器（或对象）之间互相通信。进程（Process，也称为通信进程）该结构是一个系统的软件结构，该系统包含一个操作系统。组件是进程或线程，并且它们的连接器是进程间通信机制（共享数据、管道等等）。对于分析调度和性能十分有用。并发(Concurrency)与资源(Resource)该结构是一个包含OS的系统的运行时快照，其中组件通过并行运行的线程相连接。本质上，这一

6、结构用于资源管理并确定对于共享资源是否存在问题，以及确定什么软件能够并行执行。中断表示系统中中断处理机制的结构。调度（EDF、优先级、轮转）表示线程的任务调度机制的结构，展示OS调度器的公平性。存储器(Memory)这一运行时表示针对存储器和数据组件，连同存储器分配与去配（连接器）方案——本质上是系统的存储器管理方案。垃圾收集(GarbageCollection)该结构表示垃圾收集方案。分配(Allocation)该结构表示系统的存储器分配方案（静态或动态、大小等等）。安全性(Safety)与可靠性(Reliability)这一结构针对运行时系

7、统，其中冗余的组件（硬件和软件要素）及其他们的相互通信机制展示当发生问题时系统的可靠性和安全性（系统从各种问题复原的能力）。分配(Allocation)表示软件和硬件要素之间的关系，以及与各种环境中外部要素之间的关系的结构。工作分配(WorkAssignment)该结构将模块的责任分配到各种开发与设计团队。典型地用在项目管理中。实现(Implementation)这是一个软件结构，指明软件位于开发系统的文件系统的什么地方。部署(Deployment)这一结构针对运行时系统，该结构中的要素是硬件和软件，要素间的关系是软件映射到硬件中的何处（驻留、

8、迁移等等）。2.1.2嵌入式系统体系结构的重要性定义并获得系统设计。成本限制。确定系统的完整性，例如可靠性和安全性。在可用的基本功能（例如处理能力、存