1.6 软硬件优化设计体系架构

优化设计是设计与开发智能嵌入式系统的基本方法和技术之一，其目标是对智能嵌入式系统的多个指标进行优化。

为使整个系统的各种指标得到优化，进而使整个系统最优化，需要协同整个系统中软件、硬件以及两者之间的关系。因此，智能嵌入式系统优化设计可以定义为：

依据智能嵌入式系统的功能和性能需求，进行软硬件划分、设计以及系统集成的过程和方法。

这里包含了4个层次：系统需求、软硬件划分、软硬件设计、系统集成。

系统需求 ：规定系统需要完成的功能与任务，以及各种性能指标的确定数值。如成本是多少？硬件面积和软件字节大小，甚至FPGA的LUT个数是多少？再如时间性能，智能嵌入式系统完成整个任务需要多少时间？3秒还是3毫秒？为了环保，也会考虑功耗和能效这些指标，功耗是3瓦还是3.5瓦，能效等级是属于3级还是1级？

软硬件划分 ：为了实现系统需求，将智能嵌入式系统要完成的任务以及指标分解成若干个子任务并附上性能指标，依据系统整体需求把这若干子任务划分成用硬件实现和用软件实现的两部分，形成软硬件划分结果，建立软件规范、硬件规范以及软硬件间通信协议规范。

软硬件设计 ：依据系统软硬件划分结果，进行软件实现和硬件实现，以及两者间的通信实现，验证软件与硬件是否满足各自规范以及软硬件间通信协议规范。

系统集成 ：将软件实现和硬件实现进行集成，并进行协同仿真与验证，再在异构平台（含PS单元和PL单元）上实现系统。若实现后的系统满足系统规范则完成系统的设计，否则回到软硬件划分，重新进行系统划分，再系统集成，如此反复，直到最后实现的系统满足系统规范为止。

依据智能嵌入式系统优化设计的定义，本书构建了该优化设计的体系架构，以及实现这涉及的基本知识、方法、技术与工具，如图1-3所示。