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。

公司针对宇航嵌入式设备的特殊需求，制定了TLS软件架构。该架构的主要特点在于将应用软件与硬件进行隔离，使得应用软件仅与操作系统服务相关，不直接操作硬件。这样设计的目的在于提高软件的可移植性和可升级性。

对于功能需求(1)，架构中的模块支持层能够实现设备的可快速更换（LRM结构）。由于硬件被抽象化，当需要更换某个处理机模块时，只需在模块支持层进行相应更改，而不需要更改应用层或操作系统层的软件。

对于功能需求(2)，操作系统层为应用软件提供了丰富的计算机资源服务，并且通过提供标准的API接口（如POSIX），确保了应用软件与具体硬件的无关性，从而便于软硬件的升级。

对于功能需求(3)，系统通过操作系统层实现不同功能任务间的数据隔离。每个功能任务在应用层中独立运行，彼此之间通过操作系统层提供的接口进行通信和数据交换，保证了数据的安全性和独立性。

对于功能需求(4)，系统通过三层栈的划分，使得每一层都有其独立的功能和特点，当某一层出现故障时，整个系统不会受到影响。同时，由于软件与硬件的隔离设计，当硬件设备出现故障时，可以通过模块支持层进行快速更换，保证了宇航设备的高可靠性。