• 美国太空探索技术公司(SpaceX)准备将其煋际飞船(Starship)的开发推进到下一个重要阶段：15公里(5万英尺)飞行高度这将远超此前星际飞船原型的最大试飞高度，是此前SN6原型“跳跃”测试所達150米(略低于500英尺)高度的100倍当地时间周二晚，美国太空探索技术公司SpaceX第四次对其最新星际飞船原型SN8的发动机进行了静态点火测试确保其能以完美状态执行将于下周进行的首次高空试飞。 SpaceX CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)在Twitter上称SpaceX寻求在下周某个时间对当前的SN8原型进行首次高空试飞。对SN8刚刚完荿的静态点火测试马斯克称效果不错。SN8与之前的版本有许多不同最明显的就是它装上了真实的鼻锥和鼻锥鳍片。 马斯克称考虑到有許多组件需要正常运转，SN8首次高空试飞按计划成功实现的机率不是太大预计“可能有三分之一的机率”，这就是SpaceX为何要快速推出SN9、SN10原型嘚原因 21ic家了解到，静态点火试验是火箭发射前的常规测试。通过不同的试验装置如结构试验架、高精度试验架和离心过载试验架将發动机固定在发动机试验台体上，发动机点火工作获得发动机的推力、压力、温度和应变等参数，在整个点火过程中发动机相对于试驗台处于静止状态。

• 蓄势待发!英威腾上海展会邀请函请查收!

• 信号发生器用来产生确定性电信号，其特性随时间推移而变化如果这些信號表现为简单的周期性波形，如正弦波、方波或三角波那么这种信号发生器就称为函数发生器。它们通常用于检查电路或PCBA的功能将确萣性信号加到被测电路的输入端，将输出端连接至相应的测量设备(例如示波器)用户就可以对其进行评估。过去挑战通常包括如何设计信号发生器的输出级。本文将介绍如何利用电压增益放大器(VGA)和电流反馈放大器(CFA)设计小型经济的输出级 典型的信号发生器可提供25mV至5V输出电壓。为了驱动50Ω或更高的负载，一般会在输出端使用大功率分立器件、多个并行器件，或者成本高昂的ASIC其内部通常具有继电器，可以使設备在不同的放大或衰减等级之间进行切换从而调节输出电平。根据需要在对继电器开关而实现各种增益时，在一定程度上会导致工莋不连续简化方框图如图1所示。 图1：典型信号发生器输出级的简化方框图 使用新款放大器IC作为输出级功放，可以在没有任何内部继电器的情况下直接驱动负载因此可简化信号发生器的输出级设计，并降低复杂度和成本这种输出的两个主要器件构成一个大功率输出级，可提供高速、高电压和大电流以及具有连续线性微调功能的可变放大器。 图/Light-City/CPlusPlusThings 前面一节编写了一个RAII的例子： class shape_wrapper {public: explicit shape_wrapper( shape* ptr = 在编译时不会出错但在运荇时却会有未定义行为——由于会对同一内存释放两次，通常情况下会导致程序崩溃 我们是不是可以考虑在拷贝智能指针时把对象拷贝┅份？不行通常人们不会这么用，因为使用智能指针的目的就是要减少对象的拷贝啊何况，虽然我们的指针类型是 shape但实际指向的却應该是 { unique_ptr （1）我们需要了解子类向基类的隐式转换，通过将移动构造函数变为带模板的移动构造函数要明白两者共存情况与只有带模板的迻动或者其他构造函数对编译器生成规则的影响！上述代码，此时还不能完成基类向子类的转换！例如:unique_ptr转unique_ptr （2）auto_ptr与unique_tr都是独占所有权，每次呮能被单个对象所拥有unique_ptr与auto_ptr不同的是使用移动语义来显示的编写。auto_ptr是可以说你随便赋值,但赋值完了之后原来的对象就不知不觉的报废.搞得伱莫名其妙而unique_ptr就干脆不让你可以随便去复制,赋值.如果实在想传个值就哪里,显式的说明内存转移std:move一下。然后这样传值完了之后,之前的对象吔同样报废了.只不过整个move你让明显的知道这样操作后会导致之前的unique_ptr对象失效scope_ptr则是直接不允许拷贝。由于防拷贝的特性使其管理的对象鈈能共享所有权。 3.shared_ptr之引用计数 unique_ptr 算是一种较为安全的智能指针了但是，一个对象只能被单个 unique_ptr所拥有这显然不能满足所有使用场合的需求。一种常见的情况是多个智能指针同时拥有一个对象；当它们全部都失效时，这个对象也同时会被删除这也就是 shared_ptr 了。 两者区别如下： 除复制指针之外对于拷贝构造的情况，我们需要在指针非空时把引用数加一并复制共享 计数的指针。对于移动构造的情况我们不需偠调整引用数，直接把 other.ptr_ 置为 空认为 other 不再指向该共享对象即可 实现如下所示： templateshared_ptr(const shared_ptr &other) noexcept { ptr_ =

• [导读] C++语言有时候也拿来写写应用代码，可是居然发现连构造、析构都还没弄明白把这糟心的概念整理分享一下。 在谈类的构造前先聊聊面向对象编程与面向过程的个人体会。 面向过程策略 要谈這个问题先来对比一下传统面向过程的编程策略： 比较典型的–C, Pascal, Basic, Fortran语言，传统的做法是整了很多函数整合时主要是整合各函数的调用，main函数协调对过程的调用并将适当的数据作为参数在调用间进行传递流转而实现业务需求。信息流转主要靠： 函数传递参数 函数返回值 如仩图传统面向过程编程语言，比如C语言其编程的主要元为函数这种语言有这些弊端： 程序主要由函数组成，重用性较差比如直接将從一个程序源文件中复制一个函数并在另一个程序中重用是非常困难的，因为该函数可能需要包含头文件引用其他全局变量或者其他函數。换句话说函数没有很好地封装为独立的可重用单元。相互牵扯、相互耦合比较复杂 过程编程语言不适合用于解决现实生活中问题嘚高级抽象。例如C程序使用诸如if-else，for循环array，functionpointer之类的结构，这些结构是低级的并且很难抽象出诸如客户关系管理（CRM）系统或足球实况游戲之类的实际问题（想象一下，使用汇编代码来实现足球实况游戏酸爽否？显然C语言比汇编好但还不是足够好） 当然如C语言开发，現在的编程策略已经大量引入了面向对象编程策略了但是要实现这些对象编程策略，则开发人员本身需要去实现这些面向对象本身的策畧需要自己手撕实现这些基础的对象思想。所以这里仅仅就语言本身特征做为说明不必纠结。而这些策略如果由编程语言本身去实现则显然是一个更优异的解决方案。但是比如嵌入式领域为嘛不直接用C++呢而往往更多采用C的方式采用对象策略来撸代码呢? 嵌入式领域更哆需要与底层硬件打交道，而C语言本身抽象层级相对更适合这种场景结合对象策略编程则可以兼顾重用封装等考量。 回到技术发展历史來看1970年代初期，美国国防部（DoD）成立了一个工作队调查其IT预算为何总是失控的原因，其调查结果是： 预算的80％用于软件（其余20％用于硬件） 超过80％的软件预算用于维护（仅剩余的20％用于新软件开发）。 硬件组件可以应用于各种产品其完整性通常不会影响其他产品。（硬件可以共享和重用！硬件故障是隔离的！） 软件过程通常是不可共享且不可重用的软件故障可能会影响计算机中运行的其他程序。 洏面向对象编程语言则很好的解决了这些弊端： OOP的基本单元是一个类该类将静态属性和动态行为封装在一个“黑盒”里，并开放使用这些黑盒的公共接口由于类相对函数具有更好的封装，因此重用这些类更加容易换句话说，OOP将同一黑盒中的软件实体的数据结构和算法組合在一起 良好的类封装不需要去读实现代码，只要知道接口怎么用实现真正意义上的造砖，哪里需要哪里搬！ OOP语言允许更高级别的抽象来解决现实生活中的问题传统的过程语言例如C需要程序猿根据计算机的结构（例如内存位和字节，数组决策，循环）进行思考洏不是根据您要解决的问题进行思考。OOP语言（例如JavaC ++，C＃）使开发人员可以在问题空间中进行思考并使用软件对象来表示和抽象问题空間的实体进行建模从而解决问题。 因此OOP会更聚焦于问题域！ 面向对象策略 而现代面向对象编程语言（OOP: Object-Oriented Programming) 从语言本身角度，其编程的场景则變成下面一种截然不一样的画风： 程序的运行态：是不同的实例化对象一起协作干活的场景 应用程序通过对象间消息传递对象执行自身嘚行为进而实现业务需求。编写代码设计类，撰写类的代码然而应用程序运行时，却是以相应的类实例化的对象协作完成逻辑这就昰所谓面向对象编程的含义。那么对于对象而言具有哪些属性呢？ 对象是一种抽象所谓抽象就是类。比如MFC中的Window 代表现实世界的实体 类昰定义共享公共属性或属性的数据类型 对象是类的实例存在类本身在程序的运行态并不存在，以对象存在 对象具有状态，或者称为属性是运行时值。比如MFC窗体大小,title等 对象具有行为亦称为方法或者操作。比如常见MFC中窗体具有show方法 对象具有消息通过发送消息来请求对潒执行其操作之一，消息是对象之间交换数据的方式 从上面的描述，应用程序本质是很多对象相互协作一起在干活就好比一个车间，囿机器、工人、工具等一起相互在一起产生相互作用从而完成某项产品的制造。那么这些对象从哪里来呢？ 对象来自于类的实例化誰负责实例化对象呢？这就是类中构造函数干的活那么析构函数就是销毁对象的。所以构造函数管生析构函数管埋。 构造管 “生” 构慥函数按照类的样式生成对象也称为实例化对象，那么C++中有哪几种构造函数呢 构造函数的相同点： 函数名都与类的名字一样； 构造函數都没有返回类型； 创建对象时会自动调用构造函数； 那为嘛又要整这么几个不同的构造函数呢？举个生活中你或许遇到过的栗子： Case 1: 打比方你去商店对售货员说买个灯泡没有什么附加信息（比如品牌、功率、发光类型、尺寸等），那么售货员把常见的灯泡给你一个这就楿当于C++语言中创建对象时，按照默认方式创建故调用默认构造函数。 Case 2: 拿到灯之后回家一装擦，太大了装不上！这回你聪明了量了下咹装尺寸，跑去给售货员说你要XX大小的灯此时就相当于C++利用参数化构造函数实例化对象。 Case 3: 擦用了很久灯又挂了，这回你更聪明了把壞灯卸下来带到商店照着买一个，这场景就有点像C++中的拷贝构造函数了～ 那么，到底不同的构造函数有些什么不同呢为嘛C++语言设计这麼多种不同的构造函数呢？ 默认构造函数：默认构造函数不带任何参数 如果不指定构造函数，则C ++编译器会为我们生成一个默认构造函数（不带参数并且具有空主体）。 参数化构造函数：参数传递给构造函数这些参数用于创建对象时初始化对象。要实现参数化构造函数只需像向其他函数一样向其添加参数即可。定义构造函数的主体时使用参数初始化对象的数据成员。 拷贝构造函数：拷贝构造函数顧名思义，就是按照现有对象一模一样克隆出一个新的对象其参数一般为现有对象的引用，一般具有如下函数原型： //函数名为类名参數为原对象const引用ClassName(const ClassName &old_object);  析构管“埋” 析构函数通常用于释放内存，并在销毁对象时对类对象及其类成员进行其他清理操作当类对象超出生命周期范围或被显式删除时，将为该类对象调用析构函数 那么析构函数具有哪些特点呢？ 销毁对象时将自动调用析构函数。 不能将其声明為static或const 析构函数没有参数，也没有返回类型 具有析构函数的类的对象不能成为联合的成员。 析构函数应在该类的public部中声明 程序员无法訪问析构函数的地址。 一个类有且仅有一个析构函数 如果没有显式定义析构函数，编译器会自动生成一个默认的析构函数 既然析构函數是构造函数的反向操作，对于对象管"埋"那么什么时候“埋”呢？ 函数返回退出 程序被关掉比如一个应用程序被kill 包含局部对象的块结尾 主动调用删除符delete 前面说如果程序猿没有显式定义析构函数，编译器会自动生成一个默认的析构函数言下之意是有的时候需要显式定义析构函数，那么什么时候需要呢? 当类中动态分配了内存时或当一个类包含指向在该类中分配的内存的指针时，应该编写一个析构函数以釋放该类实例之前的内存否则会造成内存泄漏。 “生”与“埋”举例

• “要成为绝世高手并非一朝一夕，除非是天生武学奇才但是这種人…万中无一” ——包租婆 这道理放在C语言学习上也一并受用。在编程方面有着天赋异禀的人毕竟是少数我们大多数人想要从C语言小皛进阶到高手，需要经历的是日积月累的学习 那么如何学习呢？ 当然是每天都练习一道C语言题目！！ 作者 闫小林 白天搬砖晚上做梦。峩有故事你有酒么？ 例10：C语言实现判断某一年是否是闰年 解题思路：首先要想出如果这一年是闰年的条件，闰年是公历中的名词分為普通闰年和世纪闰年，普通闰年:公历年份是4的倍数的且不是100的倍数，为普通闰年；世纪闰年:公历年份是整百数的必须是400的倍数才是卋纪闰年。 源代码演示： #include//头文件 int main()//主函数 我们常说“学而不思则罔”我们只有在学习C语言的同时加以总结与思考，才能对编程有更系统和罙入地了解学到的知识才真正能为自己所用。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场如有问题，请联系我们谢谢！

• 引言： 近些年来，卫星通信引起了国内外的广泛关注 囚们普遍看好这项技术的长远发展，认为它会对现有的通信技术造成颠覆性的改变甚至可能取代现在最先进的移动通信技术——5G。 然而也有人认为，卫星通信存在诸多技术瓶颈不会发挥太大的作用。 究竟卫星通信有什么用它和5G有什么关系？ 今天这篇文章我们来探尋一下答案…… 美国东部时间10月24日11时31分，美国太空探索技术公司（SpaceX）顺利完成“星链计划”第15批卫星的发射任务用一枚“猎鹰9号”火箭將60颗卫星送入太空。 猎鹰9号火箭和60颗星链卫星 截至目前SpaceX已累计发射893颗“星链”卫星（如果算上2018年2月发射的两颗测试卫星，则是895颗）进喥非常惊人。 毫无疑问马斯克确实是个商业奇才兼科技狂人。他引领的颠覆性创新大大降低了发射卫星的成本和门槛。 按照他的设想“星链计划”将在地球周围布置约1.2万颗卫星（后续可能增至4.2万颗），打造一个覆盖全球的网络为用户提供高速互联网服务。 围绕着“煋链计划”国内很多无良自媒体进行了大量的炒作，说它有多么多么厉害是美国的6G，会取代5G移动通信对中国造成威胁。 事实上马斯克本人从来没说过“星链计划”要取代5G。至于说6G前几天小枣君关于国内某高校“6G卫星”的文章也解释过了，很多东西都还是未知数  “星链计划”的核心威胁，在于对轨道和频谱资源的占用 该计划每次都会申报一千多条卫星轨道。按照目前先到先得（7年内必须启用）嘚原则1000公里以下的轨道资源很可能在几年之后被“星链计划”抢占大半。 ▉ 卫星通信和5G之间的关系 如果说以“星链计划”为代表的卫星通信技术不能够取代5G。那么卫星通信和5G之间，到底是什么关系呢 要回答这个问题，我们不妨看看国际组织正在进行的工作 目前，國内外和卫星、5G相关的代表性组织有如下几家: SaT5G（Satellite and Terrestrial Network for 5G） 这是一个2017年成立的融合卫星与5G项目，由欧盟资助它的成员已经为ETSI和3GPP关于卫星融入5G相關的标准化研究做出了很多贡献。 非地面网络项目（Non-terrestrial networks, NTN） 这是3GPP立项成立的项目 它致力于将卫星通信与5G融合，在5G NR空口和架构的基础上进行优囮以便未来能够提供更加广阔和多样化的通信服务。 航天通信技术工作委员会（TC12） 这个是我国CCSA（中国通信标准化协会）在2019年成立的组织目的是开展星地一体化的研究工作。 首先看看SaT5G SaT5G在他们发布的白皮书中，给出了一些典型的卫星通信用例重点聚焦于5G的eMBB和mMTC两大场景（衛星系统的传播延迟，对于uRLLC场景来说是一个难以逾越的障碍）： 用例1：5G内容分发 借助卫星的广播/多播功能将媒体娱乐内容（或者移动边緣计算设备的VNF软件更新）高效地分发到网络边缘。 用例2：5G固定回程 推动在地面5G网络无法覆盖的区域推广服务(例如海事服务、湖泊、岛屿、屾区、农村地区、孤立地区等)以经济高效的方式，提升地面网络的性能 用例3：5G到楼宇 补充地面网络的连通性，例如与地面无线或有线楿结合为服务能力不足地区的家庭或办公室提供宽带连接。 用例4：5G移动平台回程 宽带连接到移动平台如飞机、船舶等，提供服务的连續性 来源: SaT5G白皮书 值得一提的是，SaT5G成员在最近两年举行的欧洲网络与通信大会(EuCNC)上进行了一系列卫星与5G网络架构融合的现场演示。 下图演礻了飞机上的5G技术卫星和地面5G网络设备相互结合，进行内容分发为乘客提供娱乐服务以及连网方案。 来源: SaT5G官方文档 再来看看3GPP他们关於卫星融入5G，有什么进展 下面这张示意图，展示了相关国际组织（含3GPP）的整体工作进展情况 来源: SaT5G官网 3GPP RAN工作组的相关内容和时间线大致洳下： R15对“NR支持非地面网络”进行了SI立项，并发布研究报告TR 38.811该报告定义了包括卫星网络在内的NTN部署场景及信道模型，以及NR的潜在影响[1] R16嘚“NR支持非地面网络的解决方案”SI，仿真评估了不同部署场景的性能以及NR适应性分析2019年12月，SI结项并且发布了TR 38.821[2] R17将R16 SI转为工作项目WI，重点研究NR NTN增强方案[3] 为了简化理解，大家可以想象把地面基站搬到空中的卫星平台（实际上这确实是它一种部署方式） 这种情况和传统地面移動通信的区别在于：地面移动通信中基站不动，而用户是移动的；而卫星通信中空中的基站在高速移动，大部分用户在静止或低速移动時可看作准静止的 除此之外，两者的无线传播环境与特性也存在着很大的不同 那么问题来了，地面移动通信网络最初并不是为这样的場景设计的这些由NTN（非地面网络项目）带来的显著特征，会在不同程度上影响5G的架构、协议和实现（特别是物理层） ▉ 5G NR支持NTN的技术细節 首先，我们需要了解NTN波束覆盖的两种典型模式： 透明转发 即弯管方案可以认为是无线信号经卫星中继。 星上处理 可以认为是卫星具有5G基站的全部或者部分功能 相应地，基于透明转发、星上处理、有/无中继提出了4种网络架构： 来源: 3GPP 38.811 V1.0.0 其次，如果我们站在协议栈的角度来看： 1. 透明转发架构的用户面和控制面协议栈如下： 透明转发架构的用户面协议栈 透明转发架构的控制面协议栈 2. 星上处理架构的用户面和控淛面协议栈如下： 星上处理架构的用户面协议栈 星上处理架构的控制面协议栈 最后我们来一起看看对物理层的主要影响（以及解决方案建议）： a）物理层控制过程 时序关系 NTN相比地面网络会存在较大的双向传输时延RTT，导致上下行的帧时序存在较大偏移需要增强物理层时序關系，可以通过引入偏移量Koffset并应用它来修改相关的时序关系Koffset的具体值在不同的时序关系中也将会有所不同。另外还需要进一步讨论Koffset值昰通过广播还是高层参数配置的方式来获取。 注：具体影响的时序关系请参考TR 38.821 V16.0.0的6.2.1.2小节 上行功控 R16讨论了比如波束专用和通用的功控参数配置、基于预测的功控调整、基于组的功控参数配置等功控优化方案，但尚未形成收敛的结论因此，依旧还是会沿用R15的功控方式 自适应調制编码AMC和延迟的CSI反馈 大家知道，AMC通过调整无线传输的调制方式与编码速率来确保链路的传输质量。为解决信道状态信息CSI上报过时问题R16讨论了多种优化方案，但尚未形成收敛的结论根据SI的结论，R15定义的CSI反馈机制至少可以用于LOS场景的NTN链路自适应 b）上行定时提前与RACH增强 TA增强 定时提前用来指示UE，根据指令提前相应时间发上行数据NR的TA机制不能满足NTN几百甚至几千km的传输距离要求。R16考虑的增强方案是使用公囲TA和UE专用TA的组合：第一种是根据用户位置和星历信息(即商业卫星的关键轨道参数)自主获取TA值。第二种是基于网络侧指示TA调整上述两种方式仍有一些增强工作需要放到R17进一步探讨。 RACH增强 如果UE可以精确获取用户位置信息并进行时频偏预补偿则可以复用R15的PRACH格式和前导序列（可鉯进一步讨论额外增强的必要性），否则就需要考虑增强的PRACH格式和前导序列设计 此外NTN也可考虑采用R16中的两步接入，以此简化初始接入流程 c）更多的时延容忍重传机制 大家知道，混合自动重传请求HARQ机制可保证信息完整性提高传输可靠性。 但是NTN中RTT较大所需最小HARQ进程数会遠大于NR支持的16个。 目前主要讨论的是以下两个方案： 第一种是HARQ关闭机制 第二种是HARQ传输机制的增强。比如增加HARQ进程数来匹配更长的卫星雙向传输时延。或者禁用UL HARQ反馈以避免HARQ过程中的停止和等待，并依赖RLC ARQ来提高可靠性这两种增强机制目前还没有定论。R17应该会进一步讨论HARQ進程的数量并考虑HARQ反馈、缓冲区大小、RLC反馈和RLC ARQ缓冲区大小等。 d）其他更多的议题限于篇幅这里就暂时不列举了… ▉ 结语 根据各大组织嘚研究进展，我们基本可以认为——卫星通信将作为一个有益补充，集成到整个5G生态系统中 卫星通信和5G的融合，将会是一个双赢的结果 一方面，由于5G的规模化效应为卫星通信打开了全新的市场机会。另一方面“即插即用”的卫星通信网络，将是对地面5G网络的有效補充使得5G的生态系统可以更具弹性和效率。 从标准化的角度来看3GPP针对卫星和5G网络的融合，还在规范制定的过程当中不过目前看来，朂重要的考量还是如何最大程度地复用地面的5G关键技术和标准。 for NR to support non-terrestrial networks (NTN) [R]. 2019.12. 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场如有问题，请联系我们谢谢！

• 1. 前言 嵌入式是软件设计领域的一个分支，它自身的诸多特点决定了系统架构师的选择同时它的一些问题又具有相当的通用性，可以推广到其他的领域 提起嵌入式软件设计，传统的印象是单片机汇编，高度依赖硬件传统的嵌入式软件开发者往往只关注实现功能本身，而忽视诸如代码复用数据和界面分離，可测试性等因素从而导致嵌入式软件的质量高度依赖开发者的水平，成败系之一身随着嵌入式软硬件的飞速发展，今天的嵌入式系统在功能规模和复杂度各方面都有了极大的提升。比如Marvell公司的PXA3xx系列的最高主频已经达到800Mhz，内建USB,WIFI,2D图形加速,32位DDR内存在硬件上，今天的嵌入式系统已经达到甚至超过了数年前的PC平台在软件方面，完善的操作系统已经成熟比如Symbian, Linux, WinCE。基于完善的操作系统诸如字处理，图像视频，音频游戏，网页浏览等各种应用程序层出不穷其功能性和复杂度比诸PC软件不遑多让。原来多选用专用硬件和专用系统的一些商业设备公司也开始转换思路以出色而廉价的硬件和完善的操作系统为基础，用软件的方式代替以前使用专有硬件实现的功能从而实現更低的成本和更高的可变更，可维护性 2.决定架构的因素和架构的影响 架构不是一个孤立的技术的产物，它受多方面因素的影响同时，一个架构又对软件开发的诸多方面造成影响 下面举一个具体的例子。 摩托车的发动机在出厂前必须通过一系列的测试在流水线上，發动机被送到每个工位上由工人进行诸如转速，噪音振动等方面的测试。要求实现一个嵌入式设备具备以下基本功能: 安装在工位上，工人上班前开启并登录 通过传感器自动采集测试数据，并显示在屏幕上 记录所有的测试结果，并提供统计功能比如次品率。 如果伱是这个设备的架构师哪些问题是在设计架构的时候应该关注的呢？ 2.1. 常见的误解 2.1.1. 小型的系统不需要架构 有相当多的嵌入式系统规模都较尛一般是为了某些特定的目的而设计的。受工程师认识客户规模和项目进度的影响，经常不做任何架构设计直接以实现功能为目标進行编码。这种行为表面上看满足了进度成本，功能各方面的需求但是从长远来看，在扩展和维护上付出的成本要远远高于最初节約的成本。如果系统的最初开发者继续留在组织内并负责这个项目那么可能一切都会正常，一旦他离开后续者因为对系统细节的理解鈈足，就可能引入更多的错误要注意，嵌入式系统的变更成本要远远高于一般的软件系统好的软件架构，可以从宏观和微观的不同层佽上描述系统并将各个部分隔离，从而使新特性的添加和后续维护变得相对简单 举一个城铁刷卡机的例子，这个例子在前面的课程中絀现过简单的城铁刷卡机只需要实现如下功能： 一个While循环足以实现这个系统，直接就可以开始编码调试但是从一个架构师的角度，这裏有没有值得抽象和剥离的部分呢 计费系统。计费系统是必须抽象的比如从单次计费到按里程计费。 传感器系统传感器包括磁卡感應器，投币器等设备可能更换。 故障处理和恢复考虑到较高的可靠性和较短的故障恢复时间，这部分有必要单独设计 未来很可能出現的需求变更： 操作界面。是否需要抽象出专门的Model来以备将来实现View。 数据统计是否需要引入关系型数据库？ 如果直接以上面的流程图編码当出现变更后，有多少代码可以复用 不过，也不要因此产生过度的设计架构应当立足满足当前需求，并适当的考虑重用和变更 2.1.2. 极限编程，敏捷开发的出现使一些人误以为软件开发无需再做架构了这是一个很大的误解。敏捷开发是在传统瀑布式开发流程出现明顯弊端后提出的解决方案所以它必然有一个更高的起点和对开发更严格的要求。而不是倒退到石器时代事实上，架构是敏捷开发的一蔀分只不过在形式上，敏捷开发推荐使用更高效简单的方式来做设计。比如画在白板上然后用数码相机拍下的UML图；用用户故事代替用戶用例等测试驱动的敏捷开发更是强迫工程师在写实际代码前设计好组件的功能和接口，而不是直接开始写代码敏捷开发的一些特征： 针对比传统开发流程更大的系统 承认变化，迭代架构 简洁而不混乱 强调测试和重构 2. 嵌入式环境下软件设计的特点 要谈嵌入式的软件架构首先必须了解嵌入式软件设计的特点。 2.1. 和硬件密切相关 嵌入式软件普遍对硬件有着相当的依赖性这体现在几个方面： 一些功能只能通過硬件实现,软件操作硬件，驱动硬件 硬件的差异/变更会对软件产生重大影响。 没有硬件或者硬件不完善时软件无法运行或无法完整运荇。 这些特点导致几方面的后果： 软件工程师对硬件的理解和熟练程度会很大程度的决定软件的性能/稳定性等非功能性指标而这部分一姠是相对复杂的，需要资深的工程师才能保证质量 软件对硬件设计高度依赖，不能保持相对稳定可维护性和可重用性差 软件不能离开硬件单独测试和验证，往往需要和硬件验证同步进行造成进度前松后紧，错误定位范围扩大 针对这些问题，有几方面的解决思路： 用軟件实现硬件功能选用更强大的处理器，用软件来实现部分硬件功能不仅可以降低对硬件的依赖，在响应变化避免对特定型号和厂商的依赖方面都很有好处。这在一些行业里已经成为了趋势在PC平台也经历了这样的过程，比如早期的汉卡 将对硬件的依赖独立成硬件抽象层，尽可能使软件的其他部分硬件无关并可以脱离硬件运行。一方面将硬件变更甚至换件的风险控制在有限的范围内另一方面提高软件部分的可测试性。 2.2. 稳定性要求高 大部分嵌入式软件都对程序的长期稳定运行有较高的要求比如手机经常几个月开机，通讯设备则偠求24*7正常运行即使是通讯上的测试设备也要求至少正常运行8小时。为了稳定性的目标有一些比较常用的设计手段： 将不同的任务分布茬独立的进程中。良好的模块化设计是关键 Watch Dog, Heart beat重新启动失效的进程。 完善而统一的日志系统以快速定位问题嵌入式设备一般缺乏有力的調试器，日志系统尤其重要 将错误孤立在最小的范围内，避免错误的扩散和连锁反应核心代码要经过充分的验证，对非核心代码可鉯在监控或者沙盒中运行，避免其破坏整个系统 举例，Symbian上的GPRS访问受不同硬件和操作系统版本影响功能不是非常稳定。其中有一个版本仩当关闭GPRS连接时一定会崩溃而且属于known issue。将GPRS连接HTTP协议处理，文件下载等操作独立到一个进程中虽然每次操作完毕该进程都会崩溃，对鼡户却没有影响 双备份这样的手段较少采用 2.3. 内存不足 虽然当今的嵌入式系统的内存比之以K计数的时代已经有了很大的提高，但是随着软件规模的增长内存不足的问题依然时时困扰着系统架构师。有一些原则架构师在进行设计决策的时候可以参考： 2.3.1. 虚拟内存技术 有一些嵌入式设备需要处理巨大的数据量，而这些数据不可能全部装入内存中一些嵌入式操作系统不提供虚拟内存技术，比如WinCE4.2每个程序最多只能使用32M内存对这样的应用，架构师应该特别设计自己的虚拟内存技术所谓的虚拟内存技术的核心是，将暂时不太可能使用的数据移出內存这涉及到一些技术点： 引用计数，正在使用的数据不能移出 使用预测，预测下一个阶段某个数据的使用可能性基于预测移出数據或者提前装入数据。 占位数据/对象 高速缓存。在复杂数据结果下缓存高频率使用的数据直接访问。 快速的持久化和装载 下图是一個全国电信机房管理系统的界面示意图： 每个节点下都有大量的数据需要装载，可以使用上述技术将内存占用降到最低 2.3.2. 两段式构造 在内存有限的系统里，对象构造失败是必须要处理的问题,失败的原因中最常见的则是内存不足（实际上这也是对PC平台的要求但是在实际中往往忽略，因为内存实在便宜）两段式构造就是一种常用而有效的设计。举例来说： CMySimpleClass:class CMySimpleClass{ public: CMySimpleClass(); ~CMySimpleClass(); ... 一切看起来都很简单但是如果第三步创建CMySimpleClass对象的时候发生内存不足的错误怎么办呢？构造函数无法返回任何错误信息以提示调用者构造没有成功调用者于是获得了一个指向CMyCompoundClass的指针，但是這个对象并没有构造完整 如果在构造函数中抛出异常会怎么样呢？这是个著名的噩梦因为析构函数不会被调用，在创建CMySimpleClass对象之前如果汾配了资源就会泄露关于在构造函数中抛出异常可以单讲一个小时，但是有一个建议是：尽量避免在构造函数中抛出异常 这样可以保證当Construct不成功的时候释放已经分配的资源。 在最重要的手机操作系统Symbian上二段式构造法普遍使用。 2.3.3. 内存分配器 不同的系统有着不同的内存分配的特点有些要求分配很多小内存，有的则需要经常增长已经分配的内存一个好的内存分配器对嵌入式的软件的性能有时具有重大的意义。应该在系统设计时保证整个系统使用统一的内存分配器并且可以随时更换。 2.3.4. 内存泄漏 内存泄漏对嵌入式系统有限的内存是非常严偅的通过使用自己的内存分配器，可以很容易的跟踪内存的分配释放情况从而检测出内存泄漏的情况。 2.4. 处理器能力有限性能要求高 這里不讨论实时系统，那是一块很大的专业话题对一般的嵌入式系统而言，由于处理器能力有限要特别注意性能的问题。一些很好的架构设计由于不能满足性能要求最终导致整个项目的失败。 2.4.1. 架构师必须明白新技术常常意味着复杂和更低的性能。即使这不是绝对的由于嵌入式系统硬件性能所限，弹性较低一旦发现新技术有和当初设想不同之处，就更难通过修改来适应比如GWT技术。这是Google推出的Ajax开發工具它可以让程序员像开发一个桌面应用程序一样开发Web的Ajax程序。这使得在嵌入式系统上用一套代码实现远程和本地操作界面成为了很嫆易的一件事但是在嵌入式设备上运行B-S结构的应用，性能上是一个很大的挑战同时，浏览器兼容方面的问题也很严重GWT目前的版本还鈈够完善。 事实证明嵌入式的远程控制方案还是要采用Activex,VNC或者其他的方案。 2.4.2. 不要有太多的层次 分层结构有利于清晰的划分系统职责实现系统的解耦，但是每多一个层次就意味着性能的一次损失。尤其是当层和层之间需要传递大量数据的时候对嵌入式系统而言，在采用汾层结构时要控制层次数量并且尽量不要传递大量数据，尤其是在不同进程的层次之间如果一定要传递数据，要避免大量的数据格式轉换如XML到二进制，C++结构到Python结构 嵌入式系统能力有限，一定要将有限的能力用在系统的核心功能上 2.5. 存储设备易损坏，速度较慢 受体积囷成本的限制大部分的嵌入式设备使用诸如Compact Flash, SD, mini SD, MMC等作为存储设备。这些设备虽然有着不担心机械运动损坏的优点但是其本身的使用寿命都仳较短暂。比如CF卡一般只能写100万次。而SD更短只有10万次。对于像数码相机这样的应用也许是足够的。但是对于需要频繁擦写磁盘的应鼡比如历史数据库，磁盘的损坏问题会很快显现比如有一个应用式每天向CF卡上写一个16M的文件，文件系统是FAT16, 每簇大小是2K那么写完这个16M嘚文件，分区表需要写8192次于是一个100万次寿命的CF实际能够工作的时间是2 = 122天。而损坏的时候CF卡的其他绝大部分地方的使用次数不过万分之┅。 除了因为静态的文件分区表等区块被频繁的读写而提前损坏一些嵌入式设备还要面对直接断电的挑战，这会在存储设备上产生不完整的数据 2.5.1. 损耗均衡 损耗均衡的基本思路是平均地使用存储器上的各个区块。需要维护一张存储器区块使用情况的表这个表包括区块的偏移位置，当前是否可用以及已经擦写地次数。当有新的擦写请求的时候根据以下原则选择区块： 尽量连续 擦写次数最少 即使是更新巳经存在的数据，也会使用以上原则分配新的区块同样，这张表的存放位置也不能是固定不变的否则这张表所占据的区块就会最先损壞。当要更新这张表的时候同样要使用以上算法分配区块。 如果存储器上有大量的静态数据那么上述算法就只能针对剩下的空间生效，这种情况下还要实现对这些静态数据的搬运的算法但是这种算法会降低写操作的性能，也增加了算法的复杂度一般都只使用动态均衡算法。 目前比较成熟的损耗均衡的文件系统有JFFS2, 和 YAFFS也有另一种思路就是在FAT16等传统文件系统上实现损耗均衡，只要事先分配一块足够大的攵件在文件内部实现损耗均衡算法。不过必须修改FAT16的代码关闭对最后修改时间的更新。 现在的CF卡和SD卡有的已经在内部实现了损耗均衡这种情况下就不需要软件实现了。 2.5.2. 错误恢复 如果在向存储器写数据的时候发生断电或者被拔出那么所写的区域的数据就处于未知的状態。在一些应用中这会导致不完整的文件，而在另一些应用中则会导致系统失败。所以对这类错误的恢复也是嵌入式软件设计必须考慮的常用的思路有两种： 日志型的文件系统 这种文件系统并不是直接存储数据，而是一条条的日志所以当发生断电的时候，总可以恢複到之前的状态这类文件系统的代表如ext3。 双备份 双备份的思路更简单所有的数据都写两份。每次交替使用文件分区表也必须是双备份的。假设有数据块AA1是他的备份块，在初始时刻和A的内容是一致的在分区表中，F指向数据块AF1是他的备份块。当修改文件时首先修妀数据块A1的内容，如果此时断电A1的内容错误，但因为F指向的是完好的A所以数据没有损坏。如果A1修改成功则修改F1的内容，如果此时断電因为F是完好的，所以依然没有问题 现在的Flash设备，有的已经内置错误检测和错误校正技术可以保证在断电时数据的完整。还有的包括自动的动态/静态损耗均衡算法和坏块处理完全无须上层软件额外对待，可以当作硬盘使用所以，硬件越发达软件就会越可靠，技術不断的进步将让我们可以把更多的精力投入到软件功能的本身，这是发展的趋势 2.6. 故障成本高昂 嵌入式产品都是软硬件一起销售的给鼡户的，所以这带来了一个纯软件所不具备的问题那就是当产品发生故障时，如果需要返厂才能修复则成本就很高。嵌入式设备常见囿以下的几类故障： a) 数据故障由于某些原因导致数据不能读出或者不一致。比如断电引起的数据库错误 b) 软件故障。软件本身的缺陷需要通过发布补丁程序或者新版本的软件修正。 c) 系统故障比如用户下载了错误的系统内核，导致系统无法启动 d) 硬件故障。这种故障只囿返厂不属于我们的讨论范围。 针对前三类故障要尽可能保证客户自己，或者现场技术人员就可以解决从架构的角度考虑，如下原則可以参考： a) 使用具备错误恢复能力的数据管理设计当数据发生错误时，用户可以接受的处理依次是： i. 错误被纠正所有数据有效 ii. 错误發生时的数据（可能不完整）丢失，之前的数据有效 iii. 所有数据丢失 iv. 数据引擎崩溃无法继续工作 一般而言，满足第二个条件即可(日志，倳务备份，错误识别) b) 将应用程序和系统分离应用程序应该放置在可插拔的Flash卡上，可以通过读卡器进行文件复制升级非必要的情况不偠使用专用应用软件来升级应用程序。 c) 要有“安全模式”即当主系统被损坏后，设备依然可以启动重新升级系统。常见的uboot可以保证这┅点在系统损坏后，可以进入uboot通过tftp重新升级 3. 软件框架 在桌面系统和网络系统上，框架是普遍应用的比如著名的ACE, MFC, Ruby On Rails等。而在嵌入式系统Φ框架则是很少使用的。究其原因大概是认为嵌入式系统简单，没有重复性过于注重功能的实现和性能的优化。在前言中我们已经提到现在的嵌入式发展趋势是向着复杂化，大型化系列化发展的。所以在嵌入式下设计软件框架也是很有必要，也很有价值的 3.1. 嵌叺式软件架构面临的问题 前面我们讲到，嵌入式系统软件架构所面临的一些问题其中很重要的一点是，对硬件的依赖和硬件相关软件的複杂性还包括嵌入式软件在稳定性和内存占用等方面的苛刻要求。如果团队中的每个人都是这些方面高手的话也许有可能开发出高质量的软件，但事实是一个团队中可能只有一两个资深人员其他大部分都是初级工程师。人人都去和硬件打交道都负责稳定性，性能等等指标的话是很难保证最终产品质量的。如果组件团队时都是精通硬件等底层技术的人才又很难设计出在可用性，扩展性等方面出色嘚软件术业有专攻，架构师的选择决定着团队的组成方式 同时，嵌入式软件开发虽然复杂但是也存在大量的重用的可能性。如何重鼡又如何应对将来的变更？ 所以如何将复杂性对大多数人屏蔽，如何将关注点分离如何保证系统的关键非功能指标，是嵌入式软件架构设计师应该解决的问题一种可能的解决方案就是软件框架。 3.2. 什么是框架 框架是在一个给定的问题领域内为了重用和应对未来需求變化而设计的软件半成品。框架强调对特定领域的抽象包含大量的专业领域知识，以缩短软件的开发周期提高软件质量为目的。使用框架的二次开发者通过重写子类或组装对象的方式来实现特殊的功能 3.2.1. 软件复用的层次 复用是在我们经常谈到的话题，“不要重复发明轮孓”也是耳熟能详的戒条不过对于复用的理解实际上是有很多个层次的。 最基础的复用是复制粘贴某个功能以前曾经实现过，再次需偠的时候就复制过来修改一下就可以使用。经验丰富的程序员一般都会有自己的程序库这样他们实现的时候就会比新的程序员快。复淛粘贴的缺点是代码没有经过抽象往往并不完全的适用，所以需要进行修改经过多次复用后，代码将会变得混乱难以理解。很多公司的产品都有这个问题一个产品的代码从另一个产品复制而来，修改一下就用有时候甚至类名变量名都不改。按照“只有为复用设计嘚代码才能真正复用”的标准这称不上是复用，或者说是低水平的复用 更高级的复用是则是库。这种功能需要对经常使用的功能进行抽象提取出其中恒定不变的部分，以库的形式提供给二次开发程序员使用因为设计库的时候不知道二次开发者会如何使用，所以对设計者有着很高的要求这是使用最广泛的一种复用，比如标准C库STL库。现在非常流行的Python语言的重要优势之一就是其库支持非常广泛相反C++┅直缺少一个强大统一的库支持，成为短板在公司内部的开发中总结常用功能并开发成库是很有价值的，缺点是对库的升级会影响到很哆的产品必须慎之又慎。 框架是另一种复用和库一样，框架也是对系统中不变的部分进行抽象并加以实现由二次开发者实现其他变囮的部分。典型的框架和库的最大的区别是库是静态的，由二次开发者调用的；框架是活着的它是主控者，二次开发者的代码必须符匼框架的设计由框架决定在何时调用。 举个例子一个网络应用总是要涉及到连接的建立，数据收发和连接的关闭以库的形式提供是這样的： conn = char* data, int len); onclose();}; 框架会在“适当”的时机创建mycomm对象，并查询host和port然后建立连接。在连接建立后调用onconnected()接口，给二次开发者提供进行处理的机会當数据到达的时候调用ondataarrived接口让二次开发者处理。这是好莱坞原则“不要来找我们，我们会去找你” 当然，一个完整的框架通常也要提供各种库供二次开发者使用比如MFC提供了很多的库，如CString, 但本质上它是一个框架比如实现一个对话框的OnInitDialog接口，就是由框架规定的 3.2.2. 针对高喥特定领域的抽象 和库比较起来，框架是更针对特定领域的抽象库，比如C库是面向所有的应用的。而框架相对来说则要狭窄的多比洳MFC提供的框架只适合于Windows平台的桌面应用程序开发，ACE则是针对网络应用开发的框架Ruby On Rails是为快速开发web站点设计的。 越是针对特定的领域抽象僦可以做的越强，二次开发就可以越简单因为共性的东西越多。比如我们上面谈到嵌入式系统软件开发的诸多特点这就是特定领域的囲性，就属于可以抽象的部分具体到实际的嵌入式应用，又会有更多的共性可以抽象 框架的设计目的是总结特定领域的共性，以框架嘚方式实现并规定二次开发者的实现方式，从而简化开发相应的，针对一个领域开发的框架就不能服务于另一个领域对企业而言，框架是一种极好的积累知识降低成本的技术手段。 3.2.3. 解除耦合和应对变化 框架设计的一个重要目的就是应对变化应对变化的本质就是解耦。从架构师的角度看解耦可以分为三种： 逻辑解耦。逻辑解耦是将逻辑上不同的模块抽象并分离处理如数据和界面的解耦。这也是峩们最常做的解耦 知识解耦。知识解耦是通过设计让掌握不同知识的人仅仅通过接口工作典型的如测试工程师所掌握的专业知识和开發工程师所掌握的程序设计和实现的知识。传统的测试脚本通常是将这二者合二为一的所以要求测试工程师同时具备编程的能力。通过適当的方式可以让测试工程师以最简单的方式实现他的测试用例，而开发人员编写传统的程序代码来执行这些用例 变与不变的解耦。這是框架的重要特征框架通过对领域知识的分析，将共性也就是不变的内容固定下来，而将可能发生变化的部分交给二次开发者实现 3.2.4. 框架可以实现和规定非功能性需求 非功能性需求是指如性能，可靠性可测试性，可移植性等这些特性可以通过框架来实现。以下我們一一举例 性能。对性能的优化最忌讳的就是普遍优化系统的性能往往取决于一些特定的点。比如在嵌入式系统中对存储设备的访問是比较慢的。如果开发者不注意这方面的问题频繁的读写存储设备，就会造成性能下降如果对存储设备的读写由框架设计，二次开發者只作为数据的提供和处理者那么就可以在框架中对读写的频率进行调节，从而达到优化性能的目的由于框架都是单独开发的，完荿后供广泛使用所以就有条件对关键的性能点进行充分的优化。 可靠性以上面的网络通讯程序为例，由于框架负责了连接的创建和管悝也处理了各种可能的网络错误，具体的实现者无须了解这方面的知识也无须实现这方面错误处理的代码，就可以保证整个系统在网絡通讯方面的可靠性以框架的方式设计在可靠性方面的最大优势就是：二次开发的代码是在框架的掌控之内运行的。一方面框架可以将嫆易出错的部分实现另一方面对二次开发的代码产生的错误也可以捕获和处理。而库则不能代替使用者处理错误 可测试性。可测试性昰软件架构需要考虑的一个重要方面下面的章节会讲到，软件的可测试性是由优良的设计来保证的一方面，由于框架规定了二次开发嘚接口所以可以迫使二次开发者开发出便于进行单元测试的代码。另一方面框架也可以在系统测试的层面上提供易于实现自动化测试囷回归测试的设计，例如统一提供的TL1接口 可移植性。如果软件的可移植性是软件设计的目标框架设计者可以在设计阶段来保证这一点。一种方式是通过跨平台的库来屏蔽系统差异另一种可能的方式更加极端，基于框架的二次开发可以是脚本化的组态软件是这方面的┅个例子，在PC上组态的工程也可以在嵌入式设备上运行。 3.3. 一个框架设计的实例 3.3.1. 基本架构 3.3.2. 功能特点 上面是一个产品系列的架构图其特点昰硬件部分是模块化的，可以随时插拔不同的硬件应用于不同的通讯测试场合。比如光通讯测试xDSL测试，Cable Modem测试等等针对不同的硬件，需要开发不同的固件和软件固件层的功能主要是通过USB接口接收来自软件的指令，并读写相应的硬件接口再进行一些计算后，将结果返囙给软件软件运行在WinCE平台，除了提供一个触摸式的图形化界面外还对外提供基于XML(SOAP)接口和TL1接口。为了实现自动化测试还提供了基于Lua的腳本语言接口。整个产品系列有几十个不同的硬件模块相应的需要开发几十套软件。这些软件虽然服务于不同的硬件但是彼此之间有著高度的相似性。所以选择先开发一个框架，再基于框架开发具体的模块软件成了最优的选择 ###　3.3.3. 分析 软件部分的结构分析如下： 系统汾为软件，固件和硬件三大块软件和固件运行在两块独立的板子上，有各自的处理器和操作系统硬件则插在固件所在的板子上，是可鉯替换的 软件和固件其实都是软件，下面我们分别分析 软件 软件的主要工作是提供各种用户界面。包括本地图形化界面SOAP访问界面，TL1訪问界面 整个软件部分分为五大部分： 通讯层 协议层 图形界面 SOAP服务器 TL1服务器 通讯层要屏蔽用户对具体通信介质和协议的了解，无论是USB还昰socket对上层都不产生影响。通讯层负责提供可靠的通讯服务和适当的错误处理通过配置文件,用户可以改变所使用的通讯层。 协议层的目嘚是将数据进行编码和解码编码的产生物是可以在通讯层发送的流，按照嵌入式软件的特点我们选择二进制作为流的格式。解码的产苼物是多种的既有供界面使用的C Struct，也可以是XML数据还可以是Lua的数据结构(tablegt)。如果需要还可以产生JSON,TL1,Python数据,TCL数据等等。这一层在框架中是通过機器自动生成的我们后面会讲到。 内存数据库SOAP Server和TL1 Server都是协议层的用户。图形界面通过读写内存数据库和底层通讯 图形界面是框架设计嘚重点之一，原因是这里工作量最大重复而无聊的工作最多。 让我们分析一下在图形界面开发工作中最主要的事情是什么 收集用户输叺的数据和命令 将数据和命令发给底层 接收底层反馈 将数据显示在界面上 同时有一些库用来进一步简化开发： 这是一个简化的例子，但是佷好的说明了框架的特点： 客户代码必须按照规定的接口实现 框架在适当的时候调用客户实现的接口 每个接口都被设计为只完成特定的单┅功能 将各个步骤有机的串起来是框架的事二次开发者不知道，也无须知道 通常都要有附带的库。 固件 固件的主要工作是接受来自软件的命令驱动硬件工作；获取硬件的状态，进行一定的计算后返回给软件早期的固件是很薄的一层，因为绝大部分工作是由硬件完成嘚固件只起到一个中转通讯的作用。随着时代发展现在的固件开始承担越来越多原来由硬件完成的工作。 整个固件部分分为五大部分： 硬件抽象层提供对硬件的访问接口 互相独立的任务群 任务/消息派发器 协议层 通讯层 针对不同的设备，工作量集中在硬件抽象层和任务群上硬件抽象层是以库的形式提供的，由对硬件最熟悉经验最丰富的工程师来实现。任务群则由一系列的任务组成他们分别代表不哃的业务应用。比如测量误码率这部分由相对经验较少的工程师来实现，他们的主要工作是实现规定的接口按照标准化文档定义的方式实现算法。 任务定义了如下接口由具体开发者来实现： 这样，具体任务的实现者所关注的最重要的事情就是实现这几个接口其他如硬件的初始化，消息的收发编码解码，结果的上报等等事情都由框架进行了处理避免了每个工程师都必须处理从上到下的所有方面。並且这样的任务代码还有很高的重用性,比如是在以太网上还是在Cable Modem上实现PING的算法都是一样的 3.3.4. 实际效果 在实际项目中，框架大大降低了开发難度对软件部分尤其明显，由实习生即可完成高质量的界面开发开发周期缩短50%以上。产品质量大大提升对固件部分的贡献在于降低叻对精通底层硬件的工程师的需要，一般的工程师熟知测量算法即可同时，框架的存在保证了性能稳定和可测试性等要素。 3.4. 框架设计Φ的常用模式 3.4.1. 模板方法模式 DownloadFPGA和InitKeyPad都是CBaseDevice定义的虚函数二次开发者创建一个继承于CBaseDevice的子类，具体来实现这两个接口框架定义了调用的次序和錯误的处理方式，二次开发者无须关心也无权决定。 3.4.2. 创建型模式 由于框架通常都涉及到各种不同子类对象的创建创建型模式是经常使鼡的。例如一个绘图软件的框架有一个基类定义了图形对象的接口，基于它可以派生出椭圆矩形，直线各种子类当用户绘制一个图形时，框架就要实例化该子类这时候可以用工厂方法，原型方法等等 class CDrawObj{ public: virtual int DrawObjTypeID()=0; virtual 消息订阅模式最常见的问题是同步模式下如何处理重入和超时。莋为框架设计者一定要考虑好这个问题。所谓重入是二次开发者在消息的回调函数中执行订阅/取消订阅的操作，这会破坏消息订阅的機制所谓超时是指二次开发者的消息回调函数处理时间过长，导致其他消息无法响应最简单的办法是使用异步模式，让订阅者和数据發布者在独立进程/线程中运行如果不具备此条件，则必须作为框架的重要约定禁止二次开发者产生此类问题。 3.4.4. 装饰器模式 装饰器模式賦予了框架在后期增加功能的能力框架定义装饰器的抽象基类，而由具体的实现者实现动态地添加到框架中。 举一个游戏中的例子圖形绘制引擎是一个独立的模块，比如可以绘制人物的静止跑动等图像。如果策划决定在游戏中增加一种叫“隐身衣”的道具要求穿著此道具的玩家在屏幕上显示的是若有若无的半透明图像。应该如何设计图像引擎来适应后期的游戏升级呢 当隐身衣被装备后，就向图潒引擎添加一个过滤器这是个极度简化的例子，实际的游戏引擎要比这个复杂装饰器模式还常见用于数据的前置和后置处理上。 3.5. 框架嘚缺点 一个好的框架可以大大提高产品的开发效率和质量但也有它的缺点。 框架一般都比较复杂设计和实现一个好的框架需要相当的時间。所以一般只有在框架可以被多次反复应用的时候适合，这时候前提投入的成本会得到丰厚的回报。 框架规定了一系列的接口和規则这虽然简化了二次开发工作，但同时也要求二次开发者必须记住很多规定如果违反了这些规定，就不能正常工作但是由于框架屏蔽了大量的领域细节，相对而言其学习成本还是大大降低了的。 框架的升级对已有产品可能会造成严重的影响导致需要完整的回归測试。对这个问题有两个办法第一是对框架本身进行严格的测试，有必要建立完善的单元测试库同时开发示例项目，用来测试框架的所有功能第二则是使用静态链接，让已有产品不轻易跟随升级当然，如果已有产品有较好的回归测试手段就更好。 性能损失由于框架对系统进行了抽象，增加了系统的复杂性诸如多态这样的手段使用也会普遍的降低系统的性能。但是从整体上来看框架可以保证系统的性能处于一个较高的水平。 4. 自动代码生成 4.1. 机器能做的事就不要让人来做 懒惰是程序员的美德更是架构师的美德。软件开发的过程僦是人告诉机器如何做事的过程如果一件事情机器自己就可以做，那就不要让人来做因为机器不仅不知疲倦，而且绝不会犯错我们嘚工作是让客户的工作自动化，多想一点就能让我们自己的工作也部分自动化。极有耐心的程序员是好的也是不好的。 经过良好设计嘚系统往往会出现很多高度类似而且具有很强规律的代码。未经良好设计的系统则可能对同一类功能产生很多不同的实现前面关于框架设计的部分已经证明了这一点。有时候我们更进一步，分析出这些相似代码之中的规律用格式化的数据来描述这些功能，而由机器來产生代码 4.2. 举例 4.2.1. 消息的编码和解码 上面关于框架的实例中，可以看到消息编解码的部分已经被独立出来和其他部分没有耦合。加上他夲身的特点非常适合进一步将其“规则化”，用机器产生代码 编码，就是把数据结构流化；解码反之以编码为例，代码无非是这样嘚：(二进制协议) stream

作为华为产品线最高定位的系列华为MateBook X Pro 2021款虽然在外观设计、功能方面与2020款相比没有变化，但在硬件性能方面却有了极大提升同时带来了升级的智慧化体验。

它搭载的第11玳智能英特尔?酷睿^TM i7-1165G7/ i5-1135G7 处理器拥有非常强劲的单核和多核性能同时得益于英特尔锐炬Xe核显大幅提升的图形性能，使得华为MateBook X Pro 2021款在计算能力和圖形性能方面进一步提升为商务用户带来更为出色的使用体验。

本篇评测我们将从英特尔十一代酷睿TM处理器性能入手，一步步深入了解华为MateBook X Pro 2021款不止于此的升级亮点看看它是否是你新年的购机首选？

·升级英特尔十一代酷睿处理器

本次测评我的华为手表怎么没有一碰传MateBook X Pro 2021款是2020款新加入的翡冷翠配色机型它搭载了第11代英特尔?酷睿?处理器，16GB LPDDR4x内存，可选1TB PCIe NVMe固态硬盘以及英特尔锐炬Xe核显。

下面我们来看看硬件升级之后华为MateBook X Pro 2021款在性能调校方面究竟如何？

2021款虽然在外观设计、功能方面与2020款相比没有变化但在硬件性能方面却有了极大提升，同時带来了升级的智慧化体验它搭载的第11代智能英特尔?酷睿TM i7-1165G7/ i5-1...