免费智能真题库 > 历年试卷 > 嵌入式系统设计师 > 2009年下半年 嵌入式系统设计师 上午试卷 综合知识
  第55题      
  知识点:   嵌入式软件   软件中间件   中间件
  关键词:   嵌入式软件   中间件   嵌入式        章/节:   嵌入式软件基础知识       

 
下列关于嵌入式软件中间件的叙述中,错误的是(55)。
 
 
  A.  中间件通过标准接口,实现与应用程序的关联,提供特定功能的服务
 
  B.  中间件的使用提高了应用软件可移植性
 
  C.  中间件的使用增加了应用软件设计的复杂度
 
  D.  中间件的使用提高了嵌入式软件开发的效率与能力
 
 
 

 
  第37题    2016年下半年  
   0%
在可靠性要求较髙的嵌入式系统中,经常加入看门狗(Watch dog)电路。以下关于看门狗技术的叙述中,正确的是(37)。
  第8题    2020年下半年  
   59%
数据库恢复操作的基本原理是(8)。
  第32题    2017年下半年  
   31%
在进行嵌入式系统硬件电路设计时,可采用(32)增强电路的抗干扰能刀。
   知识点讲解    
   · 嵌入式软件    · 软件中间件    · 中间件
 
       嵌入式软件
        软件实际上是客观世界问题空间与解空间的具体实现,也是人类知识的提炼、抽象和固化。软件是计算机相关的:
        (1)完成预定功能和性能的可执行的指令(计算机程序)序列。
        (2)程序操作的信息或数据结构。
        (3)描述程序操作、数据和使用的文档。
        嵌入式软件是为完成某特定用途而开发的、驻留在预先定义的嵌入式计算机平台上的软件。随着微电子技术飞速发展带来的智能化需求的不断扩展,嵌入式软件无处不在,规模也越来越大。
        近三十年来,随着现代化战争信息化程度的不断提高,随着装备由机械化向信息化的战略转型,军用软件已经渗透到军事应用的各个方面,成为装备及其体系中不可或缺的组成部分,其发展和应用水平代表着一个国家的装备实力。美国国防部在2002年的《国防科学技术领域计划》中就把军用软件设计和改进作为重要研究领域,制定了军用软件发展的近、中、远期目标。2011年,美国政府、国防部、海陆空三军、洛克希德·马丁公司等26个组织组成工作组,专题研究军事装备中软件研制和部署存在的问题,形成《美国国防部与国防工业领域软件工程的重大问题报告》,对军用软件的发展提出建议。这些都说明了军用软件在现代化战争中的重要地位和作用。
        随着飞机机载计算机的广泛使用,机载软件从无到有、规模从小到大、复杂度从低到高。软件负责数据的采集、存储和处理。实时进行各种逻辑判断、数学运算、行为推导、状态转换等处理,帮助飞行员优化各种操作,实现飞行航路计算、姿态控制、环境控制、燃油输送、任务计算、状态监控、信息显示报警、人机界面控制等功能,不夸张地说,飞行员每一个操作、飞机的每一个动作的完成都离不开软件运行。而软件的复杂性、重要性还体现在:
        (1)从计算机理论和技术发展趋势来说,硬件和软件没有明确界限,原来使用硬件实现的功能在尽可能地向软件迁移,技术进步越来越显现在软件方面。
        (2)软件直接和飞机安全功能相关,而且这种相关性越来越高,如电传飞控软件。
        (3)软件的特殊性导致了需要有特殊的规则保证系统的安全性、可靠性。
        与硬件不同,软件至今尚未摆脱手工方式。更严重的是,软件在开发过程中涉及到了各行各业的工作人员,其中包括业务定义人员、系统分析员、系统设计人员、软件架构师、软件工程师、软件测试工程师以及质量工程师等。实际上这些人员中只有软件工程师是专业软件开发人员,其他人员都需要同时具备软件和其他行业的背景。因此与其他行业比较,软件行业具有以下鲜明的特点:
        (1)抽象性:软件直接反映了人的思维逻辑实体,同时几乎没有具体物理实体,且没有明显的制造过程。
        (2)客观问题越来越复杂,软件也随之越来越复杂,而且软件技术的进步速度落后于需求增长的速度。
        (3)相对于通用硬件,软件开发成本昂贵,随着问题规模的加大、成本急剧增加。
        (4)软件运行和使用没有磨损或老化现象。
        (5)软件对硬件和环境有着不同程度的依赖性。
        (6)大多数软件是新开发的,通过已有构件组装技术尚不成熟。
        (7)软件工作结果涉及到许多社会因素。
        以上特点使得软件开发进展情况较难衡量,软件质量不易评价,从而使软件产品的生产管理、过程控制及质量保证都相当困难。
        对于嵌入式软件而言,它除了具有通用软件的一般特性,同时还具有一些与嵌入式系统密切相关的特点。这些特点包括:
        (1)软件受资源的限制。由于嵌入式系统的资源一般比较有限,所以嵌入式软件必须尽可能地精简,才能适应这种状况。
        (2)开发难度大。嵌入式软件的运行环境和开发环境一般比较复杂,从而加大了它的开发难度。首先,由于硬件资源有限,使得嵌入式软件在时间和空间上都受到严格的限制,但要想开发出运行速度快、存储空间少、维护成本低的软件,需要开发人员对编程语言、编译器和操作系统有深刻的了解。其次,嵌入式软件一般都要涉及到底层软件的开发,应用软件的开发也是直接基于操作系统的,这就需要开发人员具有扎实的软、硬件基础,能灵活运用不同的开发手段和工具,具有较丰富的开发经验。最后,对于嵌入式软件来说,它的开发环境与运行环境是不同的。嵌入式软件是在目标系统上运行,但开发工作要在另外的开发系统中进行,当编程人员将应用软件调试无误后,再把它放到目标系统上去。
        (3)实时性和可靠性要求高。实时性是嵌入式系统的一个重要特征,许多嵌入式系统要求具有实时处理的能力,这种实时性主要是靠软件层来体现的。软件对外部事件做出反应的时间必须要快,在某些情况下还要求是确定的、可重复实现的,不管系统当时的内部状态如何,都是可以预测的。同时,对于事件的处理一定要在限定的时间期限之前完成,否则就有可能引起系统的崩溃。例如,火箭飞行控制系统就是实时的,它对飞行数据采集和燃料喷射时机的把握要求非常的准确,否则就难以达到精确控制的目的,从而导致飞行控制的失败。
        与实时性相对应的是可靠性,因为实时系统往往应用在一些比较重要的领域,如航天控制、核电站、工业机器人等等,如果软件出了问题,那么后果是非常严重的,所以要求这种嵌入式软件的可靠性必须非常高。
        (4)要求固化存储。为了提高系统的启动速度、执行速度和可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是像通常的计算机系统那样,存储在磁盘等载体中。
 
       软件中间件
        中间件概述
        概念:
        中间件是位于硬件、操作系统等平台和应用之间的通用服务。中间件是一种独立的系统软件或服务程序,可以帮助分布式应用软件在不同的技术之间共享资源,它位于客户端/服务器的操作系统之上,管理计算机资源和网络通信。
        目的:
        实现应用与平台的无关性。
        特点:
        满足大量应用的需要、运行于多种硬件和操作系统平台、支持分布计算、提供跨网络/硬件/操作系统平台的应用或服务的透明交互、支持标准的协议、支持标准的接口。
        现状:
        中间件为应用程序提供了一个相对稳定的高层应用环境,但是,中间件服务所应遵循的原则离实际还有很大距离。多数流行的中间件使用专有的API和专有的协议,使应用只能构建在单一厂家的产品之上,来自不同厂家的实现很难互操作。有些中间件只提供某些平台的实现,限制了应用在异构系统之间的移植。
        中间件分类:
        1.数据库访问中间件
        数据库访问中间件通过一个抽象层访问数据库,从而允许使用相同的或相似的代码访问不同的数据库资源。如Windows平台的ODBC和Java平台的JDBC等。
        2.远程过程调用
        远程过程调用(Remote Procedure Call,RPC)是一种广泛使用的分布式应用程序处理方法。一个RPC应用分为两个部分:服务器和客户端。服务器提供一个或多个远程过程,客户端向服务器发出远程调用。
        客户端和服务器之间的网络通信和数据转换通过代理程序(stub与skeleton)完成,从而屏蔽了不同操作系统和网络协议。RPC为客户端/服务器的分布计算提供了有力的支持,但它所提供的是基于过程的服务访问,客户端和服务器进行直接连接,没有中间机构来处理请求,具有一定的局限性。
        3.面向消息中间件
        概念:
        面向消息中间件(Message-Oriented Middleware,MOM)利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流,并可基于数据通信进行分布系统的集成。典型的产品如IBM的MQSeries。通过使用MOM,通信双方程序(称为消息客户程序)可以在不同的时间运行,程序不在网络上直接通话,而是间接地将消息放入MOM服务器的消息机制中。
        特点:
        消息客户程序之间通过将消息放入消息队列或从消息队列中取出消息来进行通信。客户程序不直接与其他程序通信,避免了网络通信的复杂性。消息队列和网络通信的维护由MOM完成。
        4.分布式对象中间件
        随着对象技术与分布式计算技术的发展,两者相互结合形成了分布式对象技术,发展成为当今软件技术的主流方向。典型的分布式对象中间件如OMG的CORBA、Sun的RMI/EJB和Microsoft的DCOM等。这三种中间件的介绍见23.3.3节。
        5.事务中间件
        事务中间件,也称事务处理监控器(Transaction Processing Monitor,TPM)程序位于客户端和服务器之间,完成事务管理与协调、负载平衡、失效恢复等任务,以提高系统的整体性能。典型产品如BEA的Tuxedo。
        随着对象技术与事务技术的结合,还出现了一类新产品,即对象事务监控器(Object Transaction Monitor,OTM),可以保证分布式对象的事务完整性。如支持EJB的J2EE应用服务器。
 
       中间件
        随着计算机技术的飞速发展,各种各样的应用软件需要在各种平台之间进行移植,或者一个平台需要支持多种应用软件和管理多种应用系统,软、硬件平台和应用系统之间需要可靠和高效的数据传递或转换,使系统的协同性得以保证。这些,都需要一种构筑于软、硬件平台之上,同时对更上层的应用软件提供支持的软件系统,而中间件正是在这个环境下应运而生。
               中间件的定义
               由于中间件技术正处于发展过程之中,因此目前尚不能对它进行精确的定义。
               普遍被接受的是IDC对中间件定义的描述:中间件是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源,中间件位于客户机服务器的操作系统之上,管理计算资源和网络通信。
               IDC对中间件的定义表明:中间件是一类软件,而非一种软件;中间件不仅仅实现互连,还要实现应用之间的互操作;中间件是基于分布式处理的软件,最突出的特点是其网络通信功能。
               人们在使用中间件时,往往是一组中间件集成在一起,构成一个平台(包括开发平台和运行平台),但在这组中间件中必须有一个通信中间件,即:中间件=平台+通信,这个定义也限定了只有用于分布式系统中才能称为中间件,同时还可以把它与支撑软件和应用软件区分开来。
               中间件的主要作用是:
               ①缩短应用的开发周期。
               ②节约应用的开发成本。
               ③减少系统初期的建设成本。
               ④降低应用开发的失败率。
               ⑤保护已有的投资。
               ⑥简化应用集成。
               ⑦减少维护费用。
               ⑧提高应用的开发质量。
               ⑨保证技术进步的连续性。
               ⑩增强应用的生命力。
               中间件与电子商务
               中间件是电子商务应用集成的关键之一,不管电子商务应用分布在什么硬件平台上,使用了什么数据库系统,透过了什么复杂的网络,电子商务应用的互连和互操作是电子商务中间件首先要解决的问题。
               在通信方面,电子商务中间件要支持各种通信协议和通信服务模式,传输各种数据内容,数据格式翻译、流量控制、数据加密、数据压缩等;电子商务中间件还要解决名字服务、安全控制、并发控制、可靠性和效率保证等;在电子商务应用开发方面,要能提供基于不同平台的丰富的开发接口,支持流行的开发工具和异构互连接口标准等;在管理方面,解决电子商务中间件本身的配置、监控、调谐,为电子商务应用的易用易管理提供保证。针对不同的Web应用环境,对电子商务中间件有各种不同的要求。对工作流应用,需要根据条件以及条件满足状态,将信息、响应状态从一个应用传递到另一个应用;对联机事务处理,需要保证分布式的数据一致性、不停机作业、大量并发的高效率;对于一个数据采集系统需要保证可靠传输等。
               在这种情况下,电子商务应用应包含以下层次:
               ①浏览器。这是进入电子商务的通道。
               ②电子商务应用平台。提供电子商务不同应用类型的生成工具软件,如网上商店、网络支付、虚拟社区等。
               ③电子商务交换平台。对内集成企业内部的各种与电子商务相关的业务系统,对外连接商业合作伙伴,如银行、供应商、客户、配送结构,完成各种不同业务系统之间数据转换和整合。
               ④电子商务基础平台。用来支持大量Internet客户的并发访问,使应用开发商快速开发出灵活多变的电子商务应用,尽快把信息系统和商务活动放到Internet中。
               在电子商务交换平台和电子商务基础平台中都不能没有中间件的存在。可以说,没有中间件就不能支撑今天的网络应用。
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