试题三（25分）  

某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：

(1) 设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换(即LRM结构)；

(2) 应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；

(3) 由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；

(4) 宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。

公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈(TLS)软件总体架构，如下图所示，并将软件设计工作交给了李工，要求他在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。

TLS结构框架的主要特点：

(1),应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件。

(2),操作系统通过模块支持原软件访问硬件，可与具体硬件无关。

(3),模块支持层将硬件抽象成标准操作。

(4),通过三层栈的划分可实现硬件的快速更改与升级，应用软件的升级不会引起硬件的变更。

TLS结构框架的各层内涵是：

(1),应用层主要完成宇航设备的具体工作，由多个功能任务组成，各功能任务间的隔离由操作系统层实现。

(2),操作系统层实现应用软件与硬件的隔离，为应用软件提供更加丰富的计算机资源服务。操作系统为应用软件提供标准的API接口(如POSIX)，确保了应用软件的可升级性。

(3),模块支持层为操作系统管理硬件资源提供统一管理方法，用一种抽象的标准接口实现软件与硬件的无关性，达到硬件的升级要求，便于硬件的外场快速更换。

{针对公司制定的TLS软件架构，其层次特点主要表现为：应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件；操作系统通过模块支持原软件访问硬件，与具体硬件无关；模块支持层将硬件抽象成标准操作；通过三层栈的划分，可实现硬件的快速更改与升级，应用软件的升级不会引起硬件的变更。

对于功能需求（1），应用层完成宇航设备的具体工作，由多个功能任务组成，各功能任务间的隔离由操作系统层实现。对于功能需求（2），操作系统层实现应用软件与硬件的隔离，为应用软件提供更丰富的计算机资源服务，并确保应用软件的可升级性。对于功能需求（3），模块支持层为操作系统管理硬件资源提供统一方法，用抽象的标准接口实现软件与硬件的无关性，达到硬件升级要求，便于硬件的外场快速更换。对于功能需求（4），整个TLS架构具备故障处理与恢复能力，增强宇航设备的可靠性。}