淺談軟件硬件聯(lián)系
軟件硬件看似兩個分家的東西，其實內(nèi)在有千絲萬縷的聯(lián)系。我舉一些小例子：
開關電源的電感在一個時鐘周期內(nèi)，要滿足伏秒平衡。物理意義是，開關周期內(nèi)電感吸收的能量和釋放的能量應該是相等的。否則，系統(tǒng)不會平衡，不穩(wěn)定。對于軟件系統(tǒng)，特別是復雜的大型系統(tǒng)，雖然有嚴謹?shù)睦碚撊ヅ袛嘁粋軟件模塊的穩(wěn)定性。但對于程序員調(diào)試，并不是一個簡單輕松的過程。可以借鑒伏秒平衡的思路，一個大型的代碼在一個狀態(tài)結束時，除了一些統(tǒng)計變量之外，應該是回到最初的狀態(tài)，具體的體現(xiàn)：內(nèi)存釋放與申請，系統(tǒng)輸出的結果等應和最初狀態(tài)一致。棧在沒有中斷回到初始位置時，應該也是回到最初位置的。否則，系統(tǒng)會不穩(wěn)定。
關于初始化，一直不被軟件工程師所重視。硬件工程師有時候也會忽視這個問題。軟件中的初始化，從宏觀上講，模塊的初始化；啟動操作系統(tǒng)的準備工作；任務棧，堆的準備。從微觀上講，變量的初始化，全局構造函數(shù)，全局變量初始化。對于硬件，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)。模擬信號的初始范圍等等。有一些音箱，開機的時候會砰一聲。這個是上電產(chǎn)生的電流沖擊，比較難抑制。消音電路很難做好。一些高級的CPU，會有上電順序要求。一些可靠的系統(tǒng)，要求上電，掉電，信號都必須有確定的狀態(tài)。單純的硬件去做，有時候很困難。可能需要軟件硬件一起結合著做。Bootloader 為了后續(xù)的應用代碼做了很多初始化工作。
在軟件抽象一些客觀事物時，可以參考硬件的抽象。比如說以太網(wǎng)相對于處理器是個低速設備，為了解決無休止的中斷，DMA 可以大大緩解處理器的壓力。如果處理器抽象成一個類、以太網(wǎng)抽象成一個類，那么DMA可以看作一個通信關聯(lián)類了。其參數(shù)的抽象和深入的分析，對軟件設計和硬件設計都是個極大的促進。
芯片是別人給你的庫函數(shù)。完成各種各樣的功能。軟件開發(fā)過程中，需要了解庫函數(shù)的執(zhí)行行為，參數(shù)范圍，使用技巧，應用場景。其實，芯片的應用也是一樣的。需要了解管腳的功能定義，芯片的動作行為，應用場景，功耗等等各方面的信息。了解得越細，對應用越有幫助。
軟件硬件的結合，主要是洞悉背后解決問題的方法，處理實際的工程問題。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-18
