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知识路径： > 嵌入式系统软件基础知识 > 嵌入式软件基础知识 > 嵌入式软件体系结构 >
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考试要求：掌握
相关知识点：2个
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在嵌入式系统的发展初期，由于硬件的配置比较低，而且系统的应用范围也比较有限，主要集中在控制领域，对于是否有系统软件的支持，要求还不是很强烈。所以在那个阶段，嵌入式软件的设计主要是以应用为核心，应用软件直接建立在硬件上，没有专门的操作系统，软件的规模也较小，基本上属于硬件的附属品。
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在具体实现上，无操作系统的嵌入式软件主要有两种实现方式：循环轮转和前后台系统。
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如下图所示，循环轮转方式的基本思路是：把系统的功能分解为若干个不同的任务，然后把它们包含在一个循环语句当中，按照顺序逐一执行。当执行完一轮循环后，又回到循环体的开头重新执行。
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循环轮转方式的优点是简单、直观、开销小、可预测。软件的开发就是一个典型的基于过程的程序设计问题，可以按照自顶向下、逐步求精的方式，将系统要完成的功能逐级划分成若干个小的功能模块，像搭积木一样搭起来。由于整个系统只有一条执行流程和一个地址空间，不需要任务之间的调度和切换，因此系统的管理开销很少。
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循环轮转方式的缺点是过于简单，所有的代码都必须按部就班地顺序执行，无法处理异步事件，缺乏并发处理的能力。另外，这种方案没有硬件上的时间控制机制，无法实现定时功能。
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前后台系统就是在循环轮转方式的基础上，增加了中断处理功能，如下图所示。
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上图中的中断服务程序负责处理异步事件，这部分可以看成是前台程序。而后台程序一般是一个无限的循环，负责掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度，是一个系统管理调度程序。在系统运行时，后台程序会检查每个任务是否具备运行条件，通过一定的调度算法来完成相应的操作。而对于实时性要求特别严格的操作通常由中断来完成。为了提高系统性能，大多数的中断服务程序只做一些最基本的操作，例如，把来自于外设的数据拷贝到缓冲区、标记中断事件的发生等，其余的事情会延迟到后台程序去完成。
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实际上，前后台系统的实时性比预计的要差。这是因为前后台系统认为所有的任务具有相同的优先级别，而且任务的执行又是通过先进先出的队列排队，因而对那些实时性要求很高的任务不能立刻得到处理。但由于这类系统的结构比较简单，几乎不需要额外开销，因而在一些简单的嵌入式应用中被广泛地使用，如微波炉、电话机、电子玩具等。
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