404010239罗晶.docx

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404010239罗晶

2020—2021学年度第1学期期末考试

《嵌入式系统原理及应用》

任课教师：

李　　永

姓名：

罗晶

学号：

2017404010239

班级：

17计算机科学与技术2班

2020—2021学年度第1学期期末考试

《嵌入式系统原理及应用》评分表

姓名

罗晶

学号

2017404010239

评价

项目

评价指标

分值

得分

文献内容、翻译、综述及课程总结

文献信息量大、有一定难度、内容较新

40

翻译流畅，专业术语应用恰当

40

阅读体会与文献相关度高

20

总分

ResearchonSoftwareandHardwareDesignofEmbeddedSystem

Withtheprogressofthetimesandtheimprovementofscienceandtechnology,computertechnologyisbecomingmoreandmorematureandperfect,andgraduallydevelopingtowardsembeddedcomputertechnology.Inthiscase,embeddedsystemhasbeenpaidmoreandmoreattentionandwidelyused.Inembeddedsystem,collaborativedesignisoneofthemostimportantopenways.Itcananalyzethefunctionofhardwareandsoftwaresynthetically,excavateitsinherentpotential,andpromotethesystemtorunefficiently.

Thedescriptionofembeddedsystemismainlyfromtwoaspects,oneisperformance,theotherisfunction.Intheprocessofsystemdescription,notonlyonelanguagecanbeused,butalsomanylanguagescanbeused.Atthesametime,thisdescriptionprocessisalsotheestablishmentofsoftwaremodelandsystemhardwaremodel.Inthedescriptionofembeddedsystem,inordertoreducetheproblemsintheinitialstageofhardwareandsoftwarecollaborativedesign,itisnecessarytodoagoodjoboftestingthebehaviorinthesystem.Ontheonehand,itcanbeunreasonableinthefirsttimedesign;theothersideprovidesguaranteeforthesafeandreliableoperationofthesystem.Thesystemdescriptionneedstobesupportedbythesystemmodel,andinordertodescribecorrectly,itshouldbeensuredthatthemodelincludesfourelements.First,thefunctionalcharacteristics,thatis,thefunctionsofembeddedsystems,shouldfocusonthefunctionandthesysteminputandoutputrelationship.Thesecondistheperformancedescription.Inthesystemmodel,theintegrationofthisfactorcancomprehensivelyreflecttheoverallstructureofthesystem,andneedtoexplaintherelationshipbetweentheinputandoutputofthesystem.Thethirdistheconstraintcondition,whichnotonlyexplainstheperformancedefectsofembeddedsystem,butalsoreasonablyprescribestherequirementsintheworkingenvironmentofthesystem.Thefourthisthetechnicalindex,whichcanexplaintheproblemsandqualityofthesystem,andlayagoodfoundationforthedesignwork.

Softwareandhardwaresynthesistechnologyisoneofthemostimportanttechnologiesinthesoftwareandhardwarecollaborativedesignofembeddedsystem,andplaysanimportantroleinthegeneraldesignofsoftwareandhardwaresystem.Onthebasisofsystematicinspectionandevaluationofitsdesignresults,detailedsystemproductioncanbecarriedoutaccordingtothedesignrequirements,andhardwareandsoftwaredesigncanbecarriedouttoensureitscoordinationandconsistency.Itisofgreatsignificancetoimprovetheefficiencyofthewholesystem.

Thefunctiondivisionofhardwareandsoftwareismainlyscientificandreasonabledivisionofsoftwareandhardwareandembeddedsystemfunctions,andtherelationshipbetweenthemisclarified.Amongthem,costfunctionisoneofthemainbasesofsoftwareandhardwarefunctiondivision.Intheapplicationofcostfunction,weneedtoconsidermanyfactors.Forexample,concurrencybetweenmodules,softwareexecutiontime,etc.

Collaborativesimulationandsystemtestverificationneedtousehardwaredescriptionlanguagetodescribeembeddedsystemhardwaresystemincoordinatingsimulationandsystemtestverification.Inordertoeffectivelycompletethedesignworkandmeetthedesignrequirements,itisnecessarytoapplythemethodofsoftwareandhardwarereasonablyinordertocreateagoodenvironmentforthenextdesignwork.Itcannotonlyimprovethedesignefficiencyandquality,butalsoreducethedesigncostandensuregoodeconomicbenefits.

Withthewideapplicationofembeddedsystems,newsystemdesignmethodsemergeinendlessly,amongwhichhardwareandsoftwarecollaborativedesignmethodisthemostimportantone,whichhasbeenrecognizedinternationally.Itbelongstoastandardsoftwareandhardwaredescriptionmethod.Itishelpfultomeettherequirementsofhardwareandsoftwarecollaborativedesignofembeddedsystematpresent.Thedesignmethodsareasfollows:

first,basedonfinitestateautomata.Inthecollaborativedesignofsoftwareandhardwareofembeddedsystem,thismethodcannotonlydescribeitsownbehavioreffectively,butalsodescribethesoftwaremodelandhardwaremodelindetail.Atthesametime,themethodbasedonfinitestateautomatacanscientificallydividethehardwareandsoftwareofembeddedsystem,andthenintegrateittoexplaintheactualtransformationprocess.However,thismethodhassomelimitations,mainlybecauseitsapplicabilityisnotverystrong,generallyspeaking,itisnotsuitableforthedevelopmentoflarge-scaleembeddedcontrolsystem.second,basedontheVHDLapproach.Bycontrast,itisconvenientandquicktousethismethodtodescribethehardwareandsoftwarecollaborativedesignofembeddedsystem.Intheactualdescription,thesystemfunctionisusuallydescribedasaprocessaffectedbytheVHDLcharacteristics,whichalsoplaysanimportantroleintheevaluationofthesystemfunction,soitnotonlyhelpstoimprovethereliabilityoftheembeddedsystem,butalsoensuresthatithasgoodmaneuverabilityandcanefficientlytransformtheresearchanddevelopmentcontent.Third,thedivisionmethodbasedongeneticalgorithm.Inthesoftwareandhardwaresystemdesignofembeddedsystem,thedivisionmethodbasedongeneticalgorithmcanbeusedtostudygrouplocaloptimization,spatialcodingandsoonfromdifferentaspects.Throughscientificanalysisandcalculation,thesoftwareandhardwaredivisioncanbecarriedouteffectively.Thecompletionofthedivisionworkrequiresthehelpofgeneticoperationandthesystemdebuggingthroughgeneticalgorithm,whichcannotonlyreducethedesigncost,butalsoimprovethescientificdesign.Atthesametime,intheprocessofdivision,oncethereisadivisionproblem,thecorrespondingalgorithmcanbeusedtosolvetheproblemintime.Fourth,formalverificationmethod.Usingthismethod,itisnecessarytoestablishthecorrespondingmathematicalmodelaccordingtotherequirementsofhardwareandsoftwaredesignofembeddedsystem.Inordertoensurethecorrectnessofthesystemandmaketheperformancewithinthequalifiedrange,itisnecessarytoapplythecorrespondingalgorithmreasonably.Theformalverificationmethodhastheuniqueadvantageofaccuratealgorithm.However,inthedesignofembeddedsystemhardwareandsoftwaresystem,itsutilizationrateisnotveryhigh,mainlybecauseitcannotmeetthehardwarerequirements.Therefore,inthedesign,itisonlyusedasasystemverificationmethodtojudgewhetherthesystemiscorrectornot.

Inshort,thesoftwareandhardwarecollaborativedesignofembeddedsystemisoneofthewidelyusedtopics.Collaborativedesignmethodsmainlyincludeformalverificationmethod,VHDL、finitestateautomatamethodandgeneticalgorithmbasedpartitionmethod.Inthedesignofallkindsofembeddedsystems,theuseofcollaborativedesignmethodishelpfultoreducethedesigncost,allocatetheexistingresourcesreasonably,ensurethescientificdesign,andpromotetheefficientoperationofthesystem.

嵌入式系统的软硬件设计研究

随着时代的进步，科学技术水平提升，计算机技术日益成熟和完善，逐渐朝着嵌入式计算机技术方向发展。

在这种情况下，嵌入式系统越来越受关注和重视，并得到了广泛应用。

在嵌入式系统中，协同设计是最关键的开放方式之一，能够对软硬件的功能进行综合分析，挖掘其内在的潜能，促使系统高效运行。

系统描述对嵌入式系统的描述主要是从两方面出发的，一是性能方面，另一种是功能方面。

在系统描述过程中，不仅可以采用一种语言，也可以采用多种语言。

同时，这一描述过程也是对软件模型和系统硬件模型的建立过程。

在进行嵌入式系统描述时，为了减少软硬件协同设计初期中问题的出现，需要做好系统内行为的测试工作。

一方面，可以在第一时间发设计中不合理的地方；另一方为系统安全、可靠运行提供了保证。

系统描述需要以系统模型为支撑，为了进行正确的描述，应该确保该模型包括四个元素。

一是功能特点，也就是指嵌入式系统的各项功能，同时应该重点明确功能和系统的输入和输出关系。

第二是性能描述，在系统模型中，融入这一因素，能够比较全面的反映系统的整体结构，并且需要说明系统输入与输出的联系。

第三是约束条件，该要素不仅对嵌入式系统性能缺陷进行了说明，而且还合理的对系统工作环境中的要求进行了规定。

第四是技术指标，其能够对系统存在的问题、质量好坏进行说明，为设计工作开展奠定良好基础。

软硬件综合技术在嵌入式系统的软硬件协同设计中，软硬综合技术是最重要的技术之一，在软硬件系统的大体设计方面发挥着重要作用。

在对其设计结果进行系统检测评价的基础上，可以根据设计要求，有针对性的开展细致的系统制作工作，并且进行软硬件的设计，确保其协调一致，进而可提升设计的科学性，对整个系统运行效率提高具有重要意义。

软硬件功能划分在进行软硬件功能划分工作中，主要是科学合理的划分软硬件和嵌入式系统功能，并对二者的关系进行明确。

其中，成本函数是软硬件功能划分的主要依据之一。

在运用成本函数方面时，需要考虑多方面因素。

例如，模块之间的并发性、软件执行时间等。

协同仿真和系统测试验证在协调仿真和系统测试验证方面，需要借助硬件描述语言进行嵌入式系统硬件系统的描述工作。

为了有效完成设计工作，满足设计要求，需要对软件搭配硬件的方法进行合理的应用，以便为接下来的设计工作创造良好的环境，不仅能够在整体上提高设计效率与质量，而且还能减少设计成本，确保良好的经济效益。

在嵌入式系统广泛应用的今天，新的系统设计方法也层出不穷，其中软硬件协同设计方法是最主要的一种，得到了国际认可，它属于一种合乎规范的软硬件描述方法，有利于满足现阶段嵌入式系统软硬件协同设计要求。

其具体设计方法主要有以下几种：

第一，基于有限态自动机的方法。

在嵌入式系统软硬件协同设计中，运用该方法，不仅能够对自身行为进行有效的描述，而且还可以比较详细的描述软件模型和硬件模型。

与此同时，基于有限态自动机的方法可以科学的进行嵌入式系统软硬件的划分，并在此基础上进行整合，对实际转化过程进行说明。

但该方法存在着一定的局限性，主要是因为其适用性不是很强，一般来说其不适合应用于大规模嵌入式控制系统的开发。

第二，基于VHDL方法。

相对而言，运用该方法进行嵌入式系统软硬件协同设计的描述，具有方便快捷的优势。

在实际描述中，通常情况下会将系统功能描述为VHDL特性影响的进程，在系统功能评估方面也发挥着重要作用，因此不仅有利于提高嵌入式系统的可靠性，而且还能确保其具有良好的可操作性，可以高效的进行研究开发内容的转换。

第三，基于遗传算法的划分方法。

在嵌入式系统软硬件系统设计中，采用基于遗传算法的划分方法，可以从不同方面研究群体局部优化、空间编码等，通过科学的分析计算，能够有效进行软件和硬件划分。

其划分工作的完成，需要借助遗传操作的方式，并通过遗传算法进行系统调试工作，既能促使设计成本降低，又能提高设计科学性。

同时，在划分过程中，一旦出现划分问题，也可以运用相应的算法及时解决问题。

第四，形式化的验证方法。

运用该方法，需要依据嵌入式系统软硬件设计的要求，建立相应的数学模型。

在进行系统判断时，还需要对相应算法进行合理的应用，以便确保系统的正确性，使各项性能在合格的范围之内。

相对而言，形式化的验证方法具有算法精确的独特优势。

但在嵌入式系统软硬件系统设计中，其使用率不是很高，主要是因为其无法满足硬件需求。

因此，在设计中，只是将其作为一种系统的验证方法，判断系统的正确与否。

总之，嵌入式系统的软硬件协同设计是当前应用广泛的课题之一。

协同设计具体方法主要有形式化的验证方法、基于VHDL、有限态自动机的方法和基于遗传算法的划分方法。

在各类嵌入式系统设计中，运用协同设计方法，有利于降低设计成本，对现有资源进行合理配置，确保设计科学性，可以促使系统高效运行。

DevelopmentandApplicationAnalysisofEmbeddedSystem

Embeddedsysteminthedevelopmentprocess,mustfirstdevelopprocessplanningfordevelopment.Generallyspeaking,theprocessofembeddedsystembasicallyincludesthefollowingsteps:

requirementanalysis,specification,architecturedesign,softwareandhardwareplatformselection,