软硬件协同设计：快速原型与关键技术探讨

软硬件协同设计技术是二十一世纪嵌入式系统设计的重要趋势，它强调通过在系统层面利用硬件和软件之间的权衡，实现性能优化和功能满足的协同工作。国防科大电子科学与工程学院的徐欣教授讲解了这一主题，主要涉及以下几个关键概念： 1. **软硬件协同设计定义**：软硬件协同设计是指通过并行的设计路径，同时考虑硬件和软件，以达到系统级目标，即通过在硬件和软件之间寻找最佳平衡点，来满足性能指标和功能性要求。 2. **并发设计**：这是协同设计的一个核心特性，指硬件和软件在设计过程中同时进行，而不是按线性顺序进行。这种并行性允许开发者更早地识别潜在冲突并作出调整。 3. **交互设计**：软硬件之间需要紧密交互，确保设计结果既能满足性能要求又能符合功能规格。这涉及到设计时的集成和反馈循环，确保硬件和软件设计的同步和一致性。 4. **嵌入式系统快速原型设计过程**：主要包括系统定义（需求分析）、软硬件划分、结构规划（如处理器选择、接口设计）、划分策略（手动或自动化方法）、以及调度（硬件操作、编译器指令调度、操作系统进程调度）。虚拟原型的使用有助于重用设计库和数据库，提升效率。 5. **基本要素**：软硬件协同设计的关键在于对系统需求的深入理解，合理划分硬件和软件的功能，以适应速度、延迟、体积和成本等多方面的需求。划分策略包括手工高阶划分和自动工具支持，调度则要求在不同层次上优化执行流程。 6. **建模在设计过程中的作用**：传统的嵌入式系统设计中，建模技术对于理解和预测硬件和软件行为至关重要。通过模型，设计师可以进行仿真和验证，提前发现和解决问题，提高整个系统的可靠性。 软硬件协同设计技术在嵌入式系统开发中扮演着越来越重要的角色，它不仅提高了设计效率，还能够优化系统性能，降低风险，是现代嵌入式系统设计不可或缺的一部分。随着技术的发展，未来可能还会引入更多的自动化工具和方法，进一步推动软硬件协同设计的深度和广度。