博學(xué)公司承擔(dān)了一項大型物料配送中心的研發(fā)項目，使用自動化設(shè)備進行貨物的存取。系統(tǒng)主要由兩部分組成，其一是裝有智能設(shè)備的配送車，用于自動化裝卸貨物；其二是用于管理和調(diào)度這些配送車的物料配送中心，如圖12-23所示。

智能設(shè)備接受配送中心發(fā)出的存取貨指令，根據(jù)貨艙地址和艙位位置等參數(shù)，自動控制配送車行走，并調(diào)整機械臂到達目標(biāo)艙位，當(dāng)存取完貨物后，再次等待配送中心指令。其中，視頻監(jiān)視器用于采集工作現(xiàn)場的視頻數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)用于智能設(shè)備識別配送車當(dāng)前位置。
公司經(jīng)理將智能設(shè)備的研制任務(wù)交給了李工。李工投入了大量的時間，通過一個月的努力，提交了智能設(shè)備的設(shè)計方案。但是，出乎李工預(yù)料，該方案被專家評審會否定了。評審意見指出，李工的設(shè)計方案實施成本高，并且在技術(shù)上有缺陷，建議重新設(shè)計。

李工的設(shè)計方案指出，考慮到智能設(shè)備工作的環(huán)境條件非常惡劣，并且處理機要處理大量的視頻信息，所以，智能設(shè)備的硬件設(shè)計應(yīng)考慮以下幾點：
①由于智能設(shè)備要處理大量的圖像數(shù)據(jù)，智能設(shè)備中的處理機應(yīng)采用目前先進的、具有很強數(shù)據(jù)處理和信號處理能力的MPC7410處理器，并采用雙處理機結(jié)構(gòu)，以增加設(shè)備的容錯能力。
②為了使智能設(shè)備適應(yīng)不同環(huán)境條件，其設(shè)備的環(huán)境溫度指標(biāo)必須滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)要求（-55~+70℃），因此，元器件必須經(jīng)過嚴(yán)格篩選，并考慮芯片散熱問題。
③由于智能設(shè)備與配送中心的數(shù)據(jù)交換采用無線通信，而配送中心又要控制多臺配送車，為了保證通信數(shù)據(jù)的安全性，避免相互干擾，設(shè)計中應(yīng)考慮采用安全措施，實施數(shù)據(jù)加解密操作，密鑰由配送中心統(tǒng)一管理與分發(fā)。
請用300字以內(nèi)的文字說明上述3點設(shè)計考慮有何問題。

某研究所承擔(dān)了一項宇航嵌入式系統(tǒng)的研制任務(wù)，本項任務(wù)技術(shù)難度大、可靠性要求高、進度要求緊，預(yù)計軟件規(guī)模約在一萬行以上。而該所原先承擔(dān)的相關(guān)項目均是用匯編語言編寫（軟件規(guī)模較小，一般是幾百行）。項目主管工程師將軟件開發(fā)的論證工作分別布置給了王工和李工，要求他們根據(jù)本項目的技術(shù)要求，在一周內(nèi)分別提出軟件的實施方案。
①該宇航嵌入式系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理機、信號處理機及數(shù)據(jù)采集模塊組成。信號處理機主要通過數(shù)據(jù)采集模塊將大量不同時間周期的外部數(shù)據(jù)采集進來，進行預(yù)處理（如FFT變換）后提交給數(shù)據(jù)處理機；數(shù)據(jù)處理機根據(jù)功能要求完成各種計算處理工作，并將結(jié)果輸出。為了達到數(shù)據(jù)處理機和信號處理機的標(biāo)準(zhǔn)化，這兩類處理機均采用同種處理機的體系結(jié)構(gòu)（如PowerPC7410）。整個系統(tǒng)工作的最大周期為1s，最小周期為5ms。數(shù)據(jù)處理機上任務(wù)分布如表12-16所示。

②一周后，王工和李工提交了各自的實施方案，其共同之處在于二者均提出采用操作系統(tǒng)及相應(yīng)的軟件開發(fā)環(huán)境。但是，王工和李工在選擇什么樣的操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境方面出現(xiàn)了較大分歧。王工的實施方案指出，為了滿足本項目的技術(shù)要求，并有利于本所軟件的長期發(fā)展，應(yīng)選用具有硬實時處理能力的嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境（如VxWorks）；而李工的實施方案指出，操作系統(tǒng)主要完成對計算機資源的管理與分配工作，考慮到人們對操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)工具的熟悉程度，本項目應(yīng)選用具有大眾化的、開發(fā)人員容易上手的嵌入式操作系統(tǒng)（例如，WindowsCE、Linux）。
③在兩人爭執(zhí)不下的情況下，項目主管工程師組織了相關(guān)專家對王工和李工提交的實施方案進行了評審。最后，專家組一致認(rèn)為王工的方案切實可行，操作系統(tǒng)的選型論證充分、客觀，可以作為本所未來幾年中相關(guān)項目的軟件開發(fā)的基本環(huán)境。同時專家組還就具體實施選擇嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品時應(yīng)著重考慮的相關(guān)問題提出了幾點建議。

某研究所承擔(dān)了一項宇航嵌入式系統(tǒng)的研制任務(wù)，本項任務(wù)技術(shù)難度大、可靠性要求高、進度要求緊，預(yù)計軟件規(guī)模約在一萬行以上。而該所原先承擔(dān)的相關(guān)項目均是用匯編語言編寫（軟件規(guī)模較小，一般是幾百行）。項目主管工程師將軟件開發(fā)的論證工作分別布置給了王工和李工，要求他們根據(jù)本項目的技術(shù)要求，在一周內(nèi)分別提出軟件的實施方案。
①該宇航嵌入式系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理機、信號處理機及數(shù)據(jù)采集模塊組成。信號處理機主要通過數(shù)據(jù)采集模塊將大量不同時間周期的外部數(shù)據(jù)采集進來，進行預(yù)處理（如FFT變換）后提交給數(shù)據(jù)處理機；數(shù)據(jù)處理機根據(jù)功能要求完成各種計算處理工作，并將結(jié)果輸出。為了達到數(shù)據(jù)處理機和信號處理機的標(biāo)準(zhǔn)化，這兩類處理機均采用同種處理機的體系結(jié)構(gòu)（如PowerPC7410）。整個系統(tǒng)工作的最大周期為1s，最小周期為5ms。數(shù)據(jù)處理機上任務(wù)分布如表12-16所示。

②一周后，王工和李工提交了各自的實施方案，其共同之處在于二者均提出采用操作系統(tǒng)及相應(yīng)的軟件開發(fā)環(huán)境。但是，王工和李工在選擇什么樣的操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境方面出現(xiàn)了較大分歧。王工的實施方案指出，為了滿足本項目的技術(shù)要求，并有利于本所軟件的長期發(fā)展，應(yīng)選用具有硬實時處理能力的嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境（如VxWorks）；而李工的實施方案指出，操作系統(tǒng)主要完成對計算機資源的管理與分配工作，考慮到人們對操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)工具的熟悉程度，本項目應(yīng)選用具有大眾化的、開發(fā)人員容易上手的嵌入式操作系統(tǒng)（例如，WindowsCE、Linux）。
③在兩人爭執(zhí)不下的情況下，項目主管工程師組織了相關(guān)專家對王工和李工提交的實施方案進行了評審。最后，專家組一致認(rèn)為王工的方案切實可行，操作系統(tǒng)的選型論證充分、客觀，可以作為本所未來幾年中相關(guān)項目的軟件開發(fā)的基本環(huán)境。同時專家組還就具體實施選擇嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品時應(yīng)著重考慮的相關(guān)問題提出了幾點建議。

某研究所承擔(dān)了一項宇航嵌入式系統(tǒng)的研制任務(wù)，本項任務(wù)技術(shù)難度大、可靠性要求高、進度要求緊，預(yù)計軟件規(guī)模約在一萬行以上。而該所原先承擔(dān)的相關(guān)項目均是用匯編語言編寫（軟件規(guī)模較小，一般是幾百行）。項目主管工程師將軟件開發(fā)的論證工作分別布置給了王工和李工，要求他們根據(jù)本項目的技術(shù)要求，在一周內(nèi)分別提出軟件的實施方案。
①該宇航嵌入式系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理機、信號處理機及數(shù)據(jù)采集模塊組成。信號處理機主要通過數(shù)據(jù)采集模塊將大量不同時間周期的外部數(shù)據(jù)采集進來，進行預(yù)處理（如FFT變換）后提交給數(shù)據(jù)處理機；數(shù)據(jù)處理機根據(jù)功能要求完成各種計算處理工作，并將結(jié)果輸出。為了達到數(shù)據(jù)處理機和信號處理機的標(biāo)準(zhǔn)化，這兩類處理機均采用同種處理機的體系結(jié)構(gòu)（如PowerPC7410）。整個系統(tǒng)工作的最大周期為1s，最小周期為5ms。數(shù)據(jù)處理機上任務(wù)分布如表12-16所示。

②一周后，王工和李工提交了各自的實施方案，其共同之處在于二者均提出采用操作系統(tǒng)及相應(yīng)的軟件開發(fā)環(huán)境。但是，王工和李工在選擇什么樣的操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境方面出現(xiàn)了較大分歧。王工的實施方案指出，為了滿足本項目的技術(shù)要求，并有利于本所軟件的長期發(fā)展，應(yīng)選用具有硬實時處理能力的嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境（如VxWorks）；而李工的實施方案指出，操作系統(tǒng)主要完成對計算機資源的管理與分配工作，考慮到人們對操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)工具的熟悉程度，本項目應(yīng)選用具有大眾化的、開發(fā)人員容易上手的嵌入式操作系統(tǒng)（例如，WindowsCE、Linux）。
③在兩人爭執(zhí)不下的情況下，項目主管工程師組織了相關(guān)專家對王工和李工提交的實施方案進行了評審。最后，專家組一致認(rèn)為王工的方案切實可行，操作系統(tǒng)的選型論證充分、客觀，可以作為本所未來幾年中相關(guān)項目的軟件開發(fā)的基本環(huán)境。同時專家組還就具體實施選擇嵌入式實時操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品時應(yīng)著重考慮的相關(guān)問題提出了幾點建議。

博學(xué)公司最近簽訂了一份控制系統(tǒng)軟件的研制合同。合同技術(shù)要求如下：
①本控制系統(tǒng)的軟件運行平臺擬采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的工作周期為10ms，要求控制軟件能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出。
②為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)采用容錯處理，即用兩個相對獨立的計算機承擔(dān)相同的工作，通過交叉對比，實現(xiàn)控制的雙余度管理；當(dāng)任何一臺計算機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以進行單余度控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12-21所示。

③在10ms工作周期內(nèi)的時間分配如表12-15所示。

公司總工程師將本項任務(wù)交付給項目主管李工程師實施，要求李工按雙方合同要求完成本項目的策劃、需求分析和方案設(shè)計工作，重點強調(diào)系統(tǒng)的可靠性要求，并特別提示：目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)普遍采用可搶占式優(yōu)先級調(diào)度策略，不能滿足用戶關(guān)于"能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出"的要求。

博學(xué)公司最近簽訂了一份控制系統(tǒng)軟件的研制合同。合同技術(shù)要求如下：
①本控制系統(tǒng)的軟件運行平臺擬采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的工作周期為10ms，要求控制軟件能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出。
②為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)采用容錯處理，即用兩個相對獨立的計算機承擔(dān)相同的工作，通過交叉對比，實現(xiàn)控制的雙余度管理；當(dāng)任何一臺計算機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以進行單余度控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12-21所示。

③在10ms工作周期內(nèi)的時間分配如表12-15所示。

公司總工程師將本項任務(wù)交付給項目主管李工程師實施，要求李工按雙方合同要求完成本項目的策劃、需求分析和方案設(shè)計工作，重點強調(diào)系統(tǒng)的可靠性要求，并特別提示：目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)普遍采用可搶占式優(yōu)先級調(diào)度策略，不能滿足用戶關(guān)于"能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出"的要求。

如圖12-22所示為控制軟件的數(shù)據(jù)流程關(guān)系，請根據(jù)本題給出的各個功能模塊，填補其中的空缺處。

博學(xué)公司最近簽訂了一份控制系統(tǒng)軟件的研制合同。合同技術(shù)要求如下：
①本控制系統(tǒng)的軟件運行平臺擬采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的工作周期為10ms，要求控制軟件能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出。
②為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)采用容錯處理，即用兩個相對獨立的計算機承擔(dān)相同的工作，通過交叉對比，實現(xiàn)控制的雙余度管理；當(dāng)任何一臺計算機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以進行單余度控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12-21所示。

③在10ms工作周期內(nèi)的時間分配如表12-15所示。

公司總工程師將本項任務(wù)交付給項目主管李工程師實施，要求李工按雙方合同要求完成本項目的策劃、需求分析和方案設(shè)計工作，重點強調(diào)系統(tǒng)的可靠性要求，并特別提示：目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)普遍采用可搶占式優(yōu)先級調(diào)度策略，不能滿足用戶關(guān)于"能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出"的要求。

博學(xué)公司最近簽訂了一份控制系統(tǒng)軟件的研制合同。合同技術(shù)要求如下：
①本控制系統(tǒng)的軟件運行平臺擬采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的工作周期為10ms，要求控制軟件能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出。
②為了提高整個系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)采用容錯處理，即用兩個相對獨立的計算機承擔(dān)相同的工作，通過交叉對比，實現(xiàn)控制的雙余度管理；當(dāng)任何一臺計算機出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以進行單余度控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖12-21所示。

③在10ms工作周期內(nèi)的時間分配如表12-15所示。

公司總工程師將本項任務(wù)交付給項目主管李工程師實施，要求李工按雙方合同要求完成本項目的策劃、需求分析和方案設(shè)計工作，重點強調(diào)系統(tǒng)的可靠性要求，并特別提示：目前比較流行的嵌入式操作系統(tǒng)普遍采用可搶占式優(yōu)先級調(diào)度策略，不能滿足用戶關(guān)于"能夠精確地按事先預(yù)定的時間順序完成數(shù)據(jù)的采集、處理和輸出"的要求。

李工接到任務(wù)后，認(rèn)為本項目比較簡單，很快就安排3名技術(shù)人員分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集/輸出模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和比較監(jiān)控模塊的編寫?？偣こ處熉牭絽R報后，認(rèn)為李工的方案和安排不妥，理由是李工忽視了系統(tǒng)的可靠性要求，對系統(tǒng)需求的理解不夠深入。為實現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)于可靠性方面的需求：
①你認(rèn)為在組織結(jié)構(gòu)、人員分工、設(shè)計開發(fā)等方面應(yīng)做出哪些安排和規(guī)定？
②請寫出關(guān)于余度表決算法的考慮。

甲公司承擔(dān)了一項為宇航系統(tǒng)配套生產(chǎn)高性能嵌入式計算機系統(tǒng)的任務(wù)，用戶要求該系統(tǒng)要具有高速并發(fā)處理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系統(tǒng)故障的蔓延。根據(jù)用戶對本項目的要求，甲公司成立了軟/硬件兩個項目組，總體設(shè)計由硬件組承擔(dān)，負(fù)責(zé)高性能嵌入式計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件組負(fù)責(zé)確定軟件的技術(shù)需求和應(yīng)用軟件開發(fā)平臺的軟件設(shè)計工作。
在處理器選型方面，硬件組王工與軟件組張工在討論采用哪種CPU體系結(jié)構(gòu)方面發(fā)生爭議。目前，流行的處理器結(jié)構(gòu)包括單核結(jié)構(gòu)、多處理器結(jié)構(gòu)、超線程結(jié)構(gòu)、多核結(jié)構(gòu)、共享Cache的多核結(jié)構(gòu)和超線程技術(shù)的多核結(jié)構(gòu)共6種，如圖12-20所示。

甲公司承擔(dān)了一項為宇航系統(tǒng)配套生產(chǎn)高性能嵌入式計算機系統(tǒng)的任務(wù)，用戶要求該系統(tǒng)要具有高速并發(fā)處理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系統(tǒng)故障的蔓延。根據(jù)用戶對本項目的要求，甲公司成立了軟/硬件兩個項目組，總體設(shè)計由硬件組承擔(dān)，負(fù)責(zé)高性能嵌入式計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件組負(fù)責(zé)確定軟件的技術(shù)需求和應(yīng)用軟件開發(fā)平臺的軟件設(shè)計工作。
在處理器選型方面，硬件組王工與軟件組張工在討論采用哪種CPU體系結(jié)構(gòu)方面發(fā)生爭議。目前，流行的處理器結(jié)構(gòu)包括單核結(jié)構(gòu)、多處理器結(jié)構(gòu)、超線程結(jié)構(gòu)、多核結(jié)構(gòu)、共享Cache的多核結(jié)構(gòu)和超線程技術(shù)的多核結(jié)構(gòu)共6種，如圖12-20所示。

在本項目中，如果計算機采用了多線程技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用程序的并發(fā)操作，程序設(shè)計人員將面臨多種挑戰(zhàn)，其主要原因在于：程序會同時發(fā)生多個動作，對這些同時發(fā)生的動作及它們之間的交互進行管理將面臨4方面的挑戰(zhàn)，即同步、通信、負(fù)載均衡和可伸縮性，用200字以內(nèi)的文字對上述4種挑戰(zhàn)進行簡要描述，并給出如表12-14所示的常用并發(fā)程序設(shè)計模式的分解方式。