50、嵌入式系统开发中的资源管理、变量使用与并发控制

嵌入式系统开发中的资源管理、变量使用与并发控制

在嵌入式系统开发中，资源管理、变量使用和并发控制是至关重要的方面。合理的资源规划能避免成本浪费，正确使用变量可减少代码复杂度和潜在错误，而有效的并发控制则能确保系统的稳定性和可靠性。

1. 资源填充度与成本权衡

在嵌入式系统中，不进行任何优化存在风险，因为未优化的系统可能硬件成本过高，难以实现盈利销售。然而，过度填充硬件资源同样会带来问题。当系统资源使用率超过 75% - 85% 时，软件开发成本会急剧上升。这是因为需要额外的优化工作、修复优化代码中的缺陷、进行调试和修正，并且系统中用于开发辅助的空间减少。

1.1 硬件/软件成本权衡示例

以一个中档微控制器为例，有两种不同内存大小的控制器可供选择：
| 控制器类型 | 闪存内存 | 单价 |
| — | — | — |
| 小型控制器 | 128 KB | $9.13 |
| 大型控制器 | 256 KB | $11.88 |

假设资源未填满时，每字节代码的开发成本为 $5。通过分析不同生产规模下的成本曲线，可以发现：
- 对于 100 万件的大规模生产，使用小型 CPU 总是更便宜。
- 对于 10 万件的生产规模，当内存使用率超过约 82% 时，使用大型 CPU 的总成本更低。
- 对于 5 万件的生产规模，交叉点出现在 73% 满时；对于 1 万件的生产规模，交叉点仅为 57% 满。
- 当生产规模小于约 4750 件时，即使程序只有 64KB 大小，使用大型 CPU 也总是更便宜。

1.2 资源使用建议

基于