嵌入式软件-它有(yǒu)多(duō)复杂？

2021-01-08

从历史上看，嵌入式系统非常简单：只有(yǒu)几千个内存的8位CPU。尽管仍在开发这种简单的系统，但现在有(yǒu)许多(duō)资源丰富的设备与一个或多(duō)个32位处理(lǐ)器和许多(duō)兆字节的内存一起使用(yòng)。这些设备的强大功能(néng)导致软件的大小(xiǎo)和复杂性增加。但是，这种复杂性有(yǒu)什么限制？

如果我们看一下机械系统，则存在很(hěn)大的复杂性。迄今為(wèi)止，最复杂的机器是航天飞机轨道飞行器，它具有(yǒu)一百万个活动部件。考虑到車(chē)辆面临的设计挑战有(yǒu)多(duō)大，它们的表现非常出色。我想没有(yǒu)内在的原因无法创建更复杂的机器。

在社会发展中，電(diàn)子系统一直在变得越来越复杂，越来越小(xiǎo)。在1950年代，复杂的電(diàn)子设备可(kě)能(néng)具有(yǒu)100个（分(fēn)立）晶體(tǐ)管-甚至可(kě)能(néng)使用(yòng)了真空管。快进到今天，芯片上的数十亿个晶體(tǐ)管并不少见。每年，芯片的几何尺寸都减小(xiǎo)到越来越少的纳米。但是有(yǒu)一个理(lǐ)论上的限制：我不认為(wèi)晶體(tǐ)管（或任何种类的電(diàn)路元件）会比单个原子小(xiǎo)。但是我知道什么？

在过去的50至60年中，软件的复杂性急剧增長(cháng)，反映了硬件的进步。我猜这是软件的最小(xiǎo)“单元”，以这种方式衡量，软件复杂性使机械设计方法落后了，我想比硬件领先一两个数量级。但是，我看不到对软件的理(lǐ)论复杂性/大小(xiǎo)的任何特定限制。制作大内存芯片非常容易，因此我们可(kě)以使代码越来越大。

当然，设计是瓶颈。硬件设计非常具有(yǒu)挑战性，需要复杂的電(diàn)子设计自动化（EDA）。软件开发会有(yǒu)点困难。但这不仅需要工具。

在生活的几乎所有(yǒu)方面（包括嵌入式软件），基本上都有(yǒu)3种方法应对更大的挑战：

 1.加倍努力（即增加人手）

         2.工作时间更長(cháng)

         3.更聪明地工作

有(yǒu)时（1）和（2）可(kě)以互换。例如，在建筑工程项目中，更多(duō)的劳动力可(kě)能(néng)会加快工作速度。但是，如果只是分(fēn)配更多(duō)的人员来从事这项工作，那么软件开发的回报将迅速减少。这主要是因為(wèi)代码不同部分(fēn)之间的相互关系以及开发人员进行通信的必然需求。他(tā)们最终花(huā)费更多(duō)的时间进行交流，而不是编码。在某种程度上，开发团队的智能(néng)扩张可(kě)以带来好处。这需要确定特定的专业知识要求并相应地分(fēn)配人员。这与嵌入式开发特别相关，在嵌入式开发中，专业领域可(kě)能(néng)是：应用(yòng)程序级代码，驱动程序开发，OS配置，网络，UI设计等。

智慧工作听起来像公司的口号（我想起来是几年前的），但是我的意思是让开发人员能(néng)够在给定的时间段内创建和调试更多(duō)功能(néng)。广义上讲，有(yǒu)两种（并非不相关的）方法：

更高抽象级别的代码

重用(yòng)现有(yǒu)代码（并使可(kě)重用(yòng)代码）

更高的抽象水平意味着遠(yuǎn)离常规语言（如C），并拥抱其他(tā)范式。UML是一种可(kě)能(néng)性。可(kě)重用(yòng)代码在很(hěn)大程度上是面向对象编程（OOP）技术的领域。可(kě)以创建可(kě)重用(yòng)的对象，并且OOP可(kě)以封装专业知识-再次对于嵌入式特别有(yǒu)用(yòng)。