硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計算機的物理設備，即由機械、光、電、磁器件構(gòu)成的具有計算、控制、存儲、輸入和輸出功能的實體部件。如CPU、存儲器、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、主機板、各種卡及整機中的主機、顯示器、打印機、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機硬件也稱“硬設備”。 隨著電子系統(tǒng)的復雜化，系統(tǒng)設計已經(jīng)成為一門重要的學科，傳統(tǒng)的反復試驗法已經(jīng)越來越不適應時代的發(fā)展。發(fā)展迅速的軟硬件協(xié)同設計技術(shù)越來越受到人們的重視。它是在系統(tǒng)目標要求的指導下，通過綜合分析系統(tǒng)軟硬件功能及現(xiàn)有資源，最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件之間的并發(fā)性，協(xié)調(diào)設計軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以使系統(tǒng)工作在最佳工作狀態(tài)。

即用一組系統(tǒng)總線將計算機系統(tǒng)的各部分連接起來，各部分之間可以通過總線交換信息。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是易于擴充新的I/O設備，并且各種I/O設備的寄存器和主存器的存儲單元可以統(tǒng)一編址，使CPU訪問I/O設備更方便靈活;其缺點是同一時刻只能允許掛在總線上的一對設置之間互相傳送信息，也即分時使用總線，這就限制了信息傳送的吞吐量，這種結(jié)構(gòu)一般用在微型計算機和小型計算機中。

為了消除信息傳送的瓶頸，常設置多組總線，最常見的是在主存和CPU之間設置一組專用的高速存儲總線。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是控制線路簡單，對I\O總線的傳送速率要求低;其缺點是CPU的工作效率較低，因為I/O設備與主存之間的信息交換要經(jīng)過CPU進行。以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)中，主存儲器可通過存儲總線與CPU交換信息，同時還可以通過系統(tǒng)總線與I/O設備交換信息，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是信息傳送速率高;其缺點是需要增加硬件的投資。采用通道的大型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了擴大系統(tǒng)的功能和提高系統(tǒng)的效率，在大、中型計算機系統(tǒng)中采用通道結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，一臺主機可以連接多個通道，一個通道可以連接一臺或多臺I/O控制器，一臺I/O控制器又可以連接一臺或者多臺I/O設備，所以它具有較大的擴展余地，另外由通道來管理和控制I/O設備，減輕了CPU負擔，提高了整個系統(tǒng)的效率。嵌入式系統(tǒng)的硬件設計與其應用場合和應用系統(tǒng)的不同而有所差別。一般情況下，用戶可以根據(jù)自己的要求，選用合適的微處理器類型，根據(jù)相應的接口電路搭配不同類型外設，構(gòu)成不同用途、不同不同規(guī)模的應用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)，無論其規(guī)模多大，從硬件上看，都可以分為由核心電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)以及各種各樣外部設備所需的外圍接口電路。通常最小硬件系統(tǒng)指的是，由處理器以及SDRAM和FLASH構(gòu)成的存儲電路，再加上一些必要的輔助電路構(gòu)成的核心系統(tǒng)。最小硬件系統(tǒng)不僅是整個硬件系統(tǒng)的核心部分，它的構(gòu)成對軟件系統(tǒng)也有重要的影響，其構(gòu)成決定了處于軟件系統(tǒng)最底層的Bootloader的設計，同時它也是嵌入式操作系統(tǒng)正常運行的基礎。換而言之，最小硬件系統(tǒng)及其之上的最底層的最小軟件系統(tǒng)構(gòu)成了嵌入式系統(tǒng)最基本最核心的部分。