浅谈软件硬件联系

软件硬件看似两个分家的东西，其实内在有千丝万缕的联系。我举一些小例子：

开关电源的电感在一个时钟周期内，要满足伏秒平衡。物理意义是，开关周期内电感吸收的能量和释放的能量应该是相等的。否则，系统不会平衡，不稳定。对于软件系统，特别是复杂的大型系统，虽然有严谨的理论去判断一个软件模块的稳定性。但对于程序员调试，并不是一个简单轻松的过程。可以借鉴伏秒平衡的思路，一个大型的代码在一个状态结束时，除了一些统计变量之外，应该是回到最初的状态，具体的体现：内存释放与申请，系统输出的结果等应和最初状态一致。栈在没有中断回到初始位置时，应该也是回到最初位置的。否则，系统会不稳定。

关于初始化，一直不被软件工程师所重视。硬件工程师有时候也会忽视这个问题。软件中的初始化，从宏观上讲，模块的初始化；启动操作系统的准备工作；任务栈，堆的准备。从微观上讲，变量的初始化，全局构造函数，全局变量初始化。对于硬件，上电的顺序；芯片管脚上电的状态。数字芯片的初始逻辑状态。模拟信号的初始范围等等。有一些音箱，开机的时候会砰一声。这个是上电产生的电流冲击，比较难抑制。消音电路很难做好。一些高级的CPU，会有上电顺序要求。一些可靠的系统，要求上电，掉电，信号都必须有确定的状态。单纯的硬件去做，有时候很困难。可能需要软件硬件一起结合着做。Bootloader 为了后续的应用代码做了很多初始化工作。

在软件抽象一些客观事物时，可以参考硬件的抽象。比如说以太网相对于处理器是个低速设备，为了解决无休止的中断，DMA 可以大大缓解处理器的压力。如果处理器抽象成一个类、以太网抽象成一个类，那么DMA可以看作一个通信关联类了。其参数的抽象和深入的分析，对软件设计和硬件设计都是个极大的促进。

芯片是别人给你的库函数。完成各种各样的功能。软件开发过程中，需要了解库函数的执行行为，参数范围，使用技巧，应用场景。其实，芯片的应用也是一样的。需要了解管脚的功能定义，芯片的动作行为，应用场景，功耗等等各方面的信息。了解得越细，对应用越有帮助。

软件硬件的结合，主要是洞悉背后解决问题的方法，处理实际的工程问题。