系统软件与硬件交互的基础知识概述
系统软件与硬件交互的基础知识概述
嵌入式系统架构
嵌入式基本知识必备的第一点是对嵌入式系统架构的理解。一个典型的嵌入式系统由几个主要组成部分：微控制器或处理器、存储设备（如RAM和ROM）、输入输出接口以及各种外围设备。这些组件通过总线相互连接，形成了一个复杂但高效的工作体系。在设计嵌入式程序时，了解这些硬件结构对于确保代码正确执行至关重要。
编程语言与开发环境
为了编写可靠且高效的嵌入式代码，我们需要选择合适的编程语言和开发工具。C语言因其性能优良而广泛应用于嵌入式领域，但也有一些特定的C扩展，如C++或者专门为某些微控制器设计的小型化版本如AVR-C。如果是更复杂的大规模集成电路（LSI）或大规模集成电路（VLSI）上的应用，则可能会使用Python、Java等高级语言。选择合适工具链，如GNU GCC、Keil µVision等，并熟悉调试过程，对提高程序质量至关重要。
系统启动流程
在任何嵌体项目中，首先要解决的问题就是如何让整个系统从静止状态启动并运行起来。这涉及到引导加载程序，它负责将操作系统映像加载到内存中，然后转交给操作系统来管理资源并执行实际任务。在这个过程中，还需要考虑非易失性存储介质上数据保护的问题，以及如何在缺乏标准硬件支持的情况下实现自我测试功能。
中断机制
在现代计算机科学中，事件驱动模型非常常见，其中许多关键任务都是基于硬件产生的一个信号，这个信号被称为中断。当发生这种情况时，当前正在进行的事务暂停，并允许处理该事件所需的一切资源得到访问。这是一个非常重要的情形，因为它能够有效地提高响应时间，同时保持其他进程不受影响。在深度探讨这个主题之前，你必须首先掌握CPU指令集中的相关命令和寄存器。
内核层次与同步机制
一个完整的操作系统通常由多个层次组成，每一层都有自己的职责。但最底层的是内核，也被称作“核心”——这是一套管理所有资源和服务提供者的软件实体。而同步问题则涉及到多线程共享资源导致的一系列问题，比如竞争条件、中断抢占等，而解决这些问题可以通过锁定技术、信号量等手段来实现，这些都是你作为一名专业人士必须了解到的内容。
硬件抽象与API设计
最后，当我们开始思考如何使我们的软硬结合成为现实时，我们就不得不面对一种挑战：如何使得不同的平台上的不同物理硬件表现出相同的一致性？答案之一就是抽象出来一个通用的接口，使得用户无需直接操纵底层细节即可完成任务。这种做法对于降低产品成本尤其有益，因为它意味着用户可以用同样的代码跑在不同的设备上，只要这些设备遵循了同样的API规范。此外，在设计这样的API时，还应该考虑错误检测和恢复策略，以确保当出现异常时能快速返回稳定状态。
