淺談軟件硬件聯(lián)系
軟件硬件看似兩個(gè)分家的東西，其實(shí)內(nèi)在有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。我舉一些小例子：
開(kāi)關(guān)電源的電感在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，要滿足伏秒平衡。物理意義是，開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電感吸收的能量和釋放的能量應(yīng)該是相等的。否則，系統(tǒng)不會(huì)平衡，不穩(wěn)定。對(duì)于軟件系統(tǒng)，特別是復(fù)雜的大型系統(tǒng)，雖然有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撊ヅ袛嘁粋(gè)軟件模塊的穩(wěn)定性。但對(duì)于程序員調(diào)試，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單輕松的過(guò)程？梢越梃b伏秒平衡的思路，一個(gè)大型的代碼在一個(gè)狀態(tài)結(jié)束時(shí)，除了一些統(tǒng)計(jì)變量之外，應(yīng)該是回到最初的狀態(tài)，具體的體現(xiàn)：內(nèi)存釋放與申請(qǐng)，系統(tǒng)輸出的結(jié)果等應(yīng)和最初狀態(tài)一致。棧在沒(méi)有中斷回到初始位置時(shí)，應(yīng)該也是回到最初位置的。否則，系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定。
關(guān)于初始化，一直不被軟件工程師所重視。硬件工程師有時(shí)候也會(huì)忽視這個(gè)問(wèn)題。軟件中的初始化，從宏觀上講，模塊的初始化；啟動(dòng)操作系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作；任務(wù)棧，堆的準(zhǔn)備。從微觀上講，變量的初始化，全局構(gòu)造函數(shù)，全局變量初始化。對(duì)于硬件，上電的順序；芯片管腳上電的狀態(tài)。數(shù)字芯片的初始邏輯狀態(tài)。模擬信號(hào)的初始范圍等等。有一些音箱，開(kāi)機(jī)的時(shí)候會(huì)砰一聲。這個(gè)是上電產(chǎn)生的電流沖擊，比較難抑制。消音電路很難做好。一些高級(jí)的CPU，會(huì)有上電順序要求。一些可靠的系統(tǒng)，要求上電，掉電，信號(hào)都必須有確定的狀態(tài)。單純的硬件去做，有時(shí)候很困難。可能需要軟件硬件一起結(jié)合著做。Bootloader 為了后續(xù)的應(yīng)用代碼做了很多初始化工作。
在軟件抽象一些客觀事物時(shí)，可以參考硬件的抽象。比如說(shuō)以太網(wǎng)相對(duì)于處理器是個(gè)低速設(shè)備，為了解決無(wú)休止的中斷，DMA 可以大大緩解處理器的壓力。如果處理器抽象成一個(gè)類、以太網(wǎng)抽象成一個(gè)類，那么DMA可以看作一個(gè)通信關(guān)聯(lián)類了。其參數(shù)的抽象和深入的分析，對(duì)軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)都是個(gè)極大的促進(jìn)。
芯片是別人給你的庫(kù)函數(shù)。完成各種各樣的功能。軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要了解庫(kù)函數(shù)的執(zhí)行行為，參數(shù)范圍，使用技巧，應(yīng)用場(chǎng)景。其實(shí)，芯片的應(yīng)用也是一樣的。需要了解管腳的功能定義，芯片的動(dòng)作行為，應(yīng)用場(chǎng)景，功耗等等各方面的信息。了解得越細(xì)，對(duì)應(yīng)用越有幫助。
軟件硬件的結(jié)合，主要是洞悉背后解決問(wèn)題的方法，處理實(shí)際的工程問(wèn)題。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-01-05
