22、系统模型与硬件表示

系统模型与硬件表示

1 系统模型的定义与构建

在现代嵌入式系统设计中，系统模型扮演着至关重要的角色。一个好的系统模型不仅能够清晰地描述系统的功能需求，还能有效地捕捉非功能性需求，如性能、可靠性和安全性。这些需求在系统设计的早期阶段就被纳入考虑，有助于确保最终产品的成功。

1.1 功能性需求

功能性需求描述了系统必须具备的功能。例如，在一个汽车控制系统中，功能性需求可能包括加速、减速、转向等功能。为了准确地描述这些需求，通常会使用自然语言、图表或数学模型。其中，图表和数学模型因其精确性和易于理解性而更为常用。

1.2 非功能性需求

非功能性需求则关注系统的性能、可靠性、安全性等方面。例如，系统响应时间、最大吞吐量、故障恢复能力等。这些需求可以通过性能指标、可靠性指标和安全指标来量化。为了满足这些需求，系统设计者需要在多个层面进行优化，包括硬件选择、算法设计和系统架构。

2 硬件表示

一旦系统模型被定义和构建，接下来的关键步骤是如何将这些模型映射到实际的硬件设计中。硬件表示涉及选择合适的硬件架构、组件以及其实现细节。以下是硬件表示的主要方面：

2.1 硬件架构选择

硬件架构的选择直接影响系统的性能和成本。常见的硬件架构包括单片机、DSP（数字信号处理器）、FPGA（现场可编程门阵列）和ASIC（专用集成