硬件系统

硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。如CPU、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬件也称“硬设备”。 随着电子系统的复杂化，系统设计已经成为一门重要的学科，传统的反复试验法已经越来越不适应时代的发展。发展迅速的软硬件协同设计技术越来越受到人们的重视。它是在系统目标要求的指导下，通过综合分析系统软硬件功能及现有资源，最大限度地挖掘系统软硬件之间的并发性，协调设计软硬件体系结构，以使系统工作在最佳工作状态。

即用一组系统总线将计算机系统的各部分连接起来，各部分之间可以通过总线交换信息。这种结构的优点是易于扩充新的I/O设备，并且各种I/O设备的寄存器和主存器的存储单元可以统一编址，使CPU访问I/O设备更方便灵活;其缺点是同一时刻只能允许挂在总线上的一对设置之间互相传送信息，也即分时使用总线，这就限制了信息传送的吞吐量，这种结构一般用在微型计算机和小型计算机中。

为了消除信息传送的瓶颈，常设置多组总线，最常见的是在主存和CPU之间设置一组专用的高速存储总线。这种结构的优点是控制线路简单，对I\O总线的传送速率要求低;其缺点是CPU的工作效率较低，因为I/O设备与主存之间的信息交换要经过CPU进行。以存储器为中心的双总线结构中，主存储器可通过存储总线与CPU交换信息，同时还可以通过系统总线与I/O设备交换信息，这种结构的优点是信息传送速率高;其缺点是需要增加硬件的投资。采用通道的大型系统结构为了扩大系统的功能和提高系统的效率，在大、中型计算机系统中采用通道结构，在这种结构中，一台主机可以连接多个通道，一个通道可以连接一台或多台I/O控制器，一台I/O控制器又可以连接一台或者多台I/O设备，所以它具有较大的扩展余地，另外由通道来管理和控制I/O设备，减轻了CPU负担，提高了整个系统的效率。嵌入式系统的硬件设计与其应用场合和应用系统的不同而有所差别。一般情况下，用户可以根据自己的要求，选用合适的微处理器类型，根据相应的接口电路搭配不同类型外设，构成不同用途、不同不同规模的应用系统。这些系统，无论其规模多大，从硬件上看，都可以分为由核心电路构成的最小系统以及各种各样外部设备所需的外围接口电路。通常最小硬件系统指的是，由处理器以及SDRAM和FLASH构成的存储电路，再加上一些必要的辅助电路构成的核心系统。最小硬件系统不仅是整个硬件系统的核心部分，它的构成对软件系统也有重要的影响，其构成决定了处于软件系统最底层的Bootloader的设计，同时它也是嵌入式操作系统正常运行的基础。换而言之，最小硬件系统及其之上的最底层的最小软件系统构成了嵌入式系统最基本最核心的部分。