協(xié)同設(shè)計(jì)軟件

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　　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)是指對(duì)系統(tǒng)中的軟硬件部分使用統(tǒng)一的描述和工具進(jìn)行集成開(kāi)發(fā),可完成全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證并跨越軟硬件界面進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。

　　一、發(fā)展過(guò)程：

　　* 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)早期

　　主要是針對(duì)一個(gè)特定的硬件如何進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)或根據(jù)一個(gè)已有的軟件實(shí)現(xiàn)具體的硬件結(jié)構(gòu)。

　　* 前者是一個(gè)經(jīng)典的軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題

　　軟件性能的好壞不僅僅取決于軟件開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)水平，更有賴于所使用的硬件平臺(tái);

　　* 后者是一個(gè)軟件固化的問(wèn)題

　　實(shí)現(xiàn)的途徑可以是采用一個(gè)與原有軟件平臺(tái)相同的硬件處理器，并將軟件代碼存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器當(dāng)中，也可以是在充分理解軟件的內(nèi)在功能之后完全用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的功能。

　　二、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程

　　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程可以分為“系統(tǒng)描述、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證和綜合實(shí)現(xiàn)”四個(gè)階段 。

　　1、系統(tǒng)描述

　　是用一種或多種描述語(yǔ)言對(duì)所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行全面的描述，建立系統(tǒng)的軟硬件模型的過(guò)程。系統(tǒng)建?？梢越柚鶨DA工具實(shí)現(xiàn)，也可以由設(shè)計(jì)者用自然語(yǔ)言來(lái)完成。

　　2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　可以分為軟硬件功能分配和系統(tǒng)映射兩個(gè)階段。軟硬件功能分配就是要確定哪些系統(tǒng)功能由硬件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，哪些系統(tǒng)功能由軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。硬件一般能夠提供更好的性能，而軟件更容易開(kāi)發(fā)和修改，成本相對(duì)較低。由于硬件模塊的可配置性，可編程性以及某些軟件功能的硬件化、固件化，因此一些功能既能用軟件實(shí)現(xiàn)，又能用硬件實(shí)現(xiàn)，軟硬件的界限已經(jīng)不十分明顯。此外在進(jìn)行軟硬件功能分配時(shí)，既要考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間等諸多因素。因此，軟硬件的功能劃分是一個(gè)復(fù)雜而艱苦的過(guò)程，是整個(gè)任務(wù)流程最重要的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)映射是根據(jù)系統(tǒng)描述和軟硬件任務(wù)劃分的結(jié)果，分別選擇系統(tǒng)的軟硬件模塊以及其接口的具體實(shí)現(xiàn)方法，并將其集成，最終確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，這一過(guò)程就是要確定系統(tǒng)將采用哪些硬件模塊(如CU，DSP，F(xiàn)PGA、存儲(chǔ)器、I/o接口部件等)、軟件模塊(如操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、功能模塊等)和軟硬件模塊之間的通訊方法(如總線、共享存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)通道等)以及這些模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法。

　　3、仿真驗(yàn)證

　　是檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確性的過(guò)程。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到避免在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)再進(jìn)行反復(fù)修改的目的。在系統(tǒng)仿真驗(yàn)證的過(guò)程中，模擬的工作環(huán)境和實(shí)際使用時(shí)差異很大，軟硬件之間的相互作用方式及作用效果也就不同，這也使得難以保證系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境下工作的可靠性。因此，系統(tǒng)模擬也有一定的局限性。

　　4.綜合實(shí)現(xiàn)

　　其過(guò)程是軟件、硬件系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)結(jié)果經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證后，可按系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行系統(tǒng)研制生產(chǎn)，即按照前述工作的要求設(shè)計(jì)硬件軟件，并使其能夠協(xié)調(diào)一致地工作，而后在進(jìn)行各種試驗(yàn)。

　　三、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的意義

　　由于軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)以可編程設(shè)計(jì)技術(shù)為核心，采用軟硬件結(jié)合的方式，設(shè)計(jì)最優(yōu)的軟硬件接口，以有限狀態(tài)機(jī)或數(shù)據(jù)處理流水線的方式實(shí)現(xiàn)部分軟件流程的功能，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有如下意義：

　　·提高了系統(tǒng)的性能。可應(yīng)用在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及老產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)改造中;

　　·提高了系統(tǒng)的可靠性。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)可在一定程度上降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度及技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度，對(duì)提高產(chǎn)品的可靠性大有裨益;

　　·采用軟件固件化的方式將部分核心技術(shù)固化在可編程器件中，有利于核心技術(shù)的保密工作，有助于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。