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模块化结构在便携式设备设计中的应用分析
　双端口还允许通过为现有架构增加处理单元对现有系统进行升级。在图2所示例子中，通信子系统即可作为一个现有系统。增加新处理器不需现有系统有很大的改动，因为原有处理器仅能&感觉&到其总线上增加了新的存储器。双端口的一个端口与现有处理器的存储器总线相连，而另一个端口则用SRAM接口与任意类型的器件相连。这些器件可包括任意类型的处理器(如增加游戏、MP3、视频甚至PDA功能等)或调制解调器(如增加新的通信频段、3G加速、802.11连接或视频广播等)。
　　模块化战略
　　除可以较短的开发时间来进行升级以外，模块化架构还能最大限度地复用为特定子系统所开发的IP。通过在多个平台间再利用相似模块来构建，整个系列可以演变出不同可用模块来。
　　图3显示一种基于此模块化方法的手机系列，其中先在最简单的设计中使用一片基带芯片，然后通过双端口互连增加不同应用处理器来将功能增强多次以创建其他新产品。双端口互连可以将两个完全不同的应用处理器以最小改动增加至基带处理器上。这不仅给新平台创造了市场并使其具有成本差异性，而且还能支持采用相同通信模块的其他应用。
　　在开发下一代基带时，可通过只升级通信子系统而保持应用不变来复用以前开发的应用IP。利用此方法，可以最小的软件及系统架构改造实现现有架构从一个频带(例如GPRS)移至另一个频带(例如CDMA)。
　　赛普拉斯MoBL双端口
　　双端口是迄今为止最为灵活的处理器间互连。通过提供用于与现有存储器总线连接的标准SRAM接口，它不仅能使现有处理器几乎可与任何其他处理器相连，而且还能提供高带宽，并能简化及减少通信软件开销。
　　Cypress(赛普拉斯)半导体公司利用其在双端口架构及低功率技术方面的专长来构建专为移动平台设计的低成本MoBL(More Battery Life，更长电池寿命)双端口。Cypress MoBL双端口还能满足新型手持式设备架构其他方面的要求。
　　图3：采用模块化架构战略的手机系统。
　　在功率方面，Cypress的MoBL的低泄漏技术使双端口的待机功耗在1.8V时可低至3.6uW。由于市场上充斥各种基带处理器及其他处理器，它还支持多种I/O电压(1.8V、2.5V及3V)。
　　此外，随着对无线系统的带宽要求在不断增加。无线系统现在还要求能支持数据速率高达11Mbps的802.11b等非蜂窝技术。一些处理器上可用的标准低速率串行互连，通常难以提供所需的带宽，而Cypress MoBL双端口则能在x16总线上提供执行时间为35ns的快速访问，吞吐量高达400Mbps，超过3G、WiFi或视频广播所需的数据速率。
　　小占位面积则是另一项要求，Cypress MoBL双端口可以裸片提供，或采用小型6&6mm 0.5mm间距BGA封装。
　　在功能方面，Cypress MoBL双端口可与任何其他Cypress异步双端口相媲美。当两个端口试图同时访问同一存储器空间时，即会给出&忙&信号，以提供内建仲裁。其邮箱功能可使两个处理器只需简单地写入具体位置即可互相发送中断信号，这可用来向其他处理器发送数据可下载的信号。
　　手机系统设计者希望能减少GPIO引脚的数量，这些引脚用来驱动诸如读某些外部DIP开关或点亮LED等极为简单的功能。Cypress MoBL双端口通过将输入读寄存器及输出驱动寄存器合并在其特性中而能使上述某些信号从外部抵达处理器。输入读寄存器(IRR)将两个外部二进制器件(如DIP开关)的状态捕获至特定存储器空间中。只需简单地读双端口，任何一个处理器都能监视这两个器件的状态。输出驱动寄存器(ODR)可驱动多达5个中断信号，这使得任何一个处理器都能通过只在双端口特定位置上写数据来控制多达5个外部器件。
　　本文小结
　　为保持竞争力，便携式设备OEM们现在采用模块化设计战略，以使其能迅速进行平台升级并能缩短新手机的面市时间。双端口通过提供高吞吐量及存储器映射互连使这种战略的实现成为可能。它允许创建可单独演进并通过其存储器接口来相互通信的多个子系统。为响应这一新的需求，Cypress公司设计了专用于此类应用的新型MoBL双端口，并使其成为一种低功率双端口器件。
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第七章 管理信息系统的系统设计
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如何实现Linux系统最小化
来源：互联网 更新时间： 17:24:43 责任编辑：鲁晓倩字体：
【 独家翻译】减少Linux的系统占用，为应用程序保留更多的资源，减少设备的硬件成本。“你能做到多小？”这个问题通常在嵌入式工程师开始他们的项目时问到。大多数时候，问这个问题的人是想减少RAM和Flash资源，减少设备的单位成本或能源需求。
因为Linux最初是为桌面或服务器系统设计的，默认情况下，它没有为尺寸大小进行过优化，无论如何，Linux正被越来越多地用在嵌入式设备中，要让Linux变小不是一件容易的事情，这里有几个减少系统占用内存的方法。
许多工程师是从减少内核大小开始的，这里有个容易着手的方法，本文将详细介绍如何减少内核的大小，主要通过移除那些在一个典型的嵌入式系统中用不到的代码。
在一个系统中根文件系统（RFS）可能是内存资源最大的消耗者。根文件系统包括了应用程序和c库使用到的基础结构代码。为RFS选择文件系统对最后的大小有非常大的影响，标准是ext3，从一个嵌入式工程师的眼光来看它的效率是非常低的，但那是另一篇文章的主题了。
实际中，如何减小？
即使最小的Linux发行版至少也有两部分：内核和根文件系统。有时，这些部件驻扎在同一个文件中，但是它们仍然分成不同的部件。从内核中移除特征几乎差不多的所有代码，这样一个系统很容易就减少到不到1MB大小。但是，许多用户选择Linux支持网络和不同设备，因此这不是一个现实的做法。
Linux内核非常有趣，尽管在编译时它依赖GCC，但运行时它却不依赖。那些工程师将目光转向Linux初始化RAM磁盘（所谓的initrd），它是内核运行时的附属物。Initrd首先是由内核加载的，程序运行时询问系统需要载入什么模块以便支持设备，这样真实的根文件系统才能被加载。实际上，有两步加载过程，加载initrd后再加载真实的根文件系统，很少发现嵌入式系统中有根文件系统，因为这样在一个系统中会增加灵活性，对这个系统做改动要花费额外的空间或时间，嵌入式系统一般不需要灵活性。但本文稍后将讨论根文件系统。
可载入模块支持
内核载入模块是重新定位运行时内核连接到它自身的代码，典型的可载入模块的例子是允许从用户空间载入驱动到内核中（某些探测进程执行后），以及不关闭系统升级设备驱动。对于大多数嵌入式系统而言，一旦它们处于该范围之外，修改根文件系统要么不现实要么不可能。因此系统设计者直接将模块连接到内核中，移除那些可载入的模块，节约出来的空间对于内核来说是很多的，无论如何，程序管理可载入的模块（如insmod\rmmod\lsmod）和shell脚本载入它们不是必需的。
Linux-tiny补丁
Linux-tiny补丁集已经变得时有时无的项目了，最初是由Matt Mackall在主持。消费电子Linux论坛（CLEF）正在努力恢复这个项目，CLEF开发者WiKi已经给2.6.22.5内核（写本文时的最新版本）发布了补丁，同时，Linux-tiny项目的许多改变已经包括在主线内核中，尽管许多原始的Linux-tiny补丁已经集成到内核中，但实质上节约空间的补丁还没有集成进去。
1、&Fine-grain printk support【细粒度printk支持】：用户可以控制什么文件可以使用printk。工程师将从不使用printk的文件大小中受益。
2、&Change CRC from calculation to use table lookup【改变CRC算法从计算到使用表查询】：以太网数据包需要一个CRC来校验数据包的准确性。这个CRC算法实现使用表查询替换了计算，节约了大约2K。
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IPTV系统中EPG模块的设计与实现计算机应用论文
摘& 要& IPTV系统是目前宽带网络技术的前沿应用，EPG提供IPTV系统和用户交互的首要界面，是系统的核心模块之一。当前数字电视中EPG的常用设计方法不适合用来设计IPTV中的EPG。根据IPTV系统的自身特点，本文介绍了一种EPG模块的设计和实现方法。
关键词 IPTV；EPG；机顶盒；MVC
IPTV即网络电视,是目前一种新兴的网络应用，它利用宽带互联网的基础设施，以家用电视机作为主要终端，通过互联网协议（IP）来提供包括电视节目在内的多种数字媒体服务及其增值业务的技术。IPTV最大的优势在于“互动性”和“按需观看”，彻底改变了传统电视单向广播的特点[1]。它的出现极大的满足了用户（文中的用户是指安装了IPTV客户端的消费者，客户是指IPTV服务提供商和运营商）对在线影视欣赏的需求。IPTV的发展十分迅速，国际上，UT斯达康、微软、西门子、阿尔卡特、惠普等，国内的华为、中兴和盛大等厂家都投入了IPTV的开发和研究。&国外早已有IPTV的商业运营系统，英国Video Networks公司早在1999年就推出了IPTV业务。国内截至目前，首个IPTV已在上海投入商业应用，并且中国电信已在五省市进行IPTV试点，IPTV在国内和国际都有广阔的发展前景。
为了提供“互动性”和“按需观看”，系统需要提供和用户交互的界面，供用户浏览系统提供的节目信息并选择要欣赏的节目。在IPTV系统中由EPG（Electronic Program Guide电子程序向导）服务器提供这套界面。EPG是一个当前和将来节目信息的交互式节目安排表，用户通过操作遥控器进行浏览[2]。EPG模块在整个IPTV系统中是至关重要的，它是整个IPTV系统的门户。EPG给用户提供一个容易使用的、界面友好的、可以快速访问节目的一种方式。因此，用户对IPTV整个系统的评价在很大程度上取决于EPG。提供简单易用、快速、稳定、美观的交互界面是EPG的首要目标。
2 IPTV的系统结构模型
&&&& 图1是一个IPTV系统结构模型,此模型已在国内一些城市得到实际应用。在此模型结构图中，整个IPTV系统分为两大部分：后台部分和用户接入部分。后台部分主要提供媒体内容的管理、用户管理、整个系统的服务器管理、用户认证和计费管理等等。用户接入部分为用户提供视频服务和其他服务，根据城市规模大小可分为多个区域，每一区域主要有区域媒体基站和EPG服务器。用户使用机顶盒[3] [4] [5]加电视或者PC作为终端，通过ADSL或小区宽带收看系统存储的节目或者直播电视节目。机顶盒是一台功能简单的计算机，有CPU、内存、网络连接设备、解码器等硬件及操作系统和应用程序等软件，接收通过宽带IP网络传输过来的视频信号，信号经过处理后在电视机上显示出来。用户通过操纵遥控器使用机顶盒提供的功能。
用户被划分为多个区域，每个区域分别部署多个区域媒体服务器和EPG服务器，用户的视频服务和交互界面由用户所在区域的媒体服务器和EPG服务器提供。这种部署方式具有容易扩充的特点，适合大规模部署。增加一个区域只须增加区域媒体基站和EPG服务器，对后台部分和其它区域不会造成影响。同时，用户的大部分数据流量都集中在自己所在区域，减轻了主干网的负担，而且单个区域系统的崩溃不会影响其它区域。
系统工作过程大致如下：①媒体源经过媒体处理模块处理成系统所定义的格式，存储在主媒体基站上，并由后台的媒体分发管理模块负责如何将这些节目分发到下面的每一个区域中的媒体基站中。②同时有关节目的信息也被下发到EPG服务器中，供EPG显示给用户。③用户开机经过后台认证后登录到EPG服务器上，开始浏览系统的节目信息。④当用户选择一个节目观看后，EPG将有关节目信息和用户的信息发送到后台部分，由后台的用户管理部分判断用户是否能够欣赏节目，如果可以，用户的机顶盒则向本区域的媒体基站发送播放节目的请求。⑤播放完毕，机顶盒向后台发送扣除相应收费的请求，同时重新定向到EPG服务器，用户可以继续浏览节目和欣赏节目。
考虑到目前IPTV在国内还处于发展阶段，一个区域的用户不是很多。目前系统设计为一个区域支持最多3000用户，在同一时刻访问EPG服务器的用户数不超过500。当用户数量增多时，可以使用EPG服务器集群。在图1中，每个区域都部署了一个主EPG服务器，为了系统的稳定性，同时也部署了一个备用的EPG服务器。
3 EPG模块的设计
从IPTV系统在中国的部署应用看，EPG模块是整个系统中需求变化最大、最快的模块，而且是直接展示给客户的模块，很大程度上决定客户是否采用我们的系统。模块在整体框架设计时，主要考虑以下原则：
（1）&&&& 结构清晰，开发快速。客户的需求变化是很快的，在设计时，首先要考虑能够在最短的时间内按照客户的要求开发出新界面，结构清晰的设计有利于快速开发。
（2）&& 维护方便。能够让客户在对EPG代码和实现不是很了解的情况下改动EPG的某些代码或修改一些配置，而不会影响EPG的运行。
（3）&&&& 方便客户定制。客户可能要求自己制作EPG。因此，设计时要考虑到能够快速、简单地使客户明白EPG的制作过程，在较短时间内掌握制作EPG。
（4）&&&& 性能满足设计要求。要满足设计时的性能要求，主要考虑服务器优化，数据库的优化。
（5）&&&& 界面简单美观，有良好的可扩展性和开放性。容易支持新的业务，能够兼容不同厂家的机顶盒。
EPG实现主要有两种方案选择，本地应用方案和交互式实现方案 [7]。目前国内和国外的EPG设计基本上是针对数字电视的，其EPG实现一般采用本地应用方案。本地方案对机顶盒的硬件要求较高，而且在和用户的交互性方面做的不是很好。IPTV是一种和用户有高度交互性的系统，设计和实现适合采用第二种方案。
此模型中EPG实现选择交互式方案，采用由EPG服务器给机顶盒提供HTML页面的实现方式。将系统的节目信息存储在数据库中，服务器从数据库中检索节目信息，以HTML页面的形式提供给机顶盒，机顶盒解析页面后呈现给用户。这样，对PC用户来说，用户端自带的浏览器即可浏览。对使用机顶盒的用户来说，需要机顶盒实现能够解析HTML页面的功能。
　　在本文中，着重针对机顶盒的EPG设计 ，具体实现采用Linux+Apache+MySQL+PHP，程序的整个框架设计基于MVC模式的思想。
3.1 MVC的设计模式
模型－视图－控制（Model-View-Controller）是一种经典的软件设计模式，它采用分治的思想将系统分成三大模块，每个模块各负其责，其关系如图2所示。
(1) 模型。负责维护数据并提供数据访问方法。模型只有纯粹的功能性接口, 也就是一系列的公开方法。通过这些公开方法, 可以取得模型的所有功能。
(2) 视图。用来显示模型的数据。在一个MVC 模型中可以有多个视图。
(3) 控制器。用户可以通过视图来改变模型的状态, 这种更新是通过控制器来完成的。控制器负责调用模型的改值方法以改变模型的状态, 同时, 控制器会通知所有的已登记视图刷新数据显示。
MVC 体系有效地实现了表示与数据的分离,能很方便地用多个视图来显示多套数据,使系统很方便地支持其它新的客户端类型,可以很好地表达用户的交互。从国内的应用情况看，大部分客户都是对显示界面要求不一样，对程序处理逻辑有少量不同。采用MVC模式，可以很方便的响应客户的需求变化，而且可以很容易提供不同的显示界面让客户自己选择。
3.2 具体实现
根据设计目的和MVC模式，考虑到用户使用的终端设备为机顶盒，在客户端需要一些与机顶盒有关的特殊处理，服务器处理请求的实现过程分为五个层次，如图3所示。
（１）&&&&&&&& 页面展示层。负责系统节目信息的显示。
（２）&&&&&&&& 用户端处理层。负责请求发出前和请求处理结果返回后的一些特殊处理。此处加入用户端处理层主要是因为目前用户的终端为机顶盒，机顶盒浏览器的功能不是很强。在用户转向另外一个页面或者返回到原来的页面都需要EPG做一些处理，比如记录光标的位置、初始化光标位置。
（３）&&&&&&&& 请求和响应层。负责请求到达服务器后和处理结果返回给用户端前的一些处理。
（４）&&&&&&&& 逻辑处理层。负责对客户的请求进行处理。
（５）&&&&&&&& 数据访问层。负责提供获取数据库中数据的接口。
我们以显示热门影片的实例说明使用MVC模式的思想处理请求的过程。处理显示热门影片请求的过程如图4所示。
&过程如下:
（１）用户在首页单击“最新影片”，经过用户端控制层处理（关闭在首页播放的广告视频）后，请求被提交到服务器进行处理。
（２）请求和响应层开始处理请求，保存上一页有关的状态，并且初始化一些变量（如取数据的类、保存页面所有信息的变量）。
（３）逻辑处理层计算数据库中要取的热门影片的起始位置和数量。
（４）调用数据访问层的接口开始从数据库里面取出热门影片的信息（节目名称、价格、简介、海报图片名称等）。
（５）逻辑处理层对取到的数据进行转换，转换后的所有数据保存在一个变量中，这个变量要传递给显示结果的页面。
（６）请求和响应层调用显示结果的页面和用户端的控制代码，生成HTML代码。
（７）机顶盒解析传递过来的HTML页面，初始化光标位置，将热门影片信息显示给用户。
开发之前，在设计文档中定义预先定义页面展示层和逻辑处理层、逻辑处理层和数据访问层的接口。每一部分的开发人员只须关心自己所做的部分，使用其它层提供的接口调用其它层的功能。这样各个部分的开发可以并行工作，大大提高了开发速度。
　　数据访问层和逻辑处理层可以很容易编写单元测试来测试自己的代码，不受其它层的代码的影响，很大程度上提高了软件的质量。同时后期的维护也是很方便的，如果需求有变，只须改动需求变化所在层次的代码，不用关心其它层代码是否要改动。
整个EPG模块每个页面的编码都遵循这种规则。同时我们提供给客户一个EPG参考手册，主要是取数据的接口函数和用户端处理层JavaScript函数的使用说明。客户只需要掌握一个页面的制作过程和所提供的使用手册中的函数调用方法，并具有一定的编程水平，就可在很短的时间内独立编写自己的EPG。
3.3 EPG性能测试
为了测试EPG性能是否达到了当初的设计要求，使用LoadRunner测试工具对EPG服务器进行了性能测试，测试最主要的指标是不同并发用户数时的事务响应时间，它是服务器性能最重要的指标。
测试的硬件环境为：CPU Intel(R) Pentium(R)4 2.40GHz， 内存　1GB，网卡　1GB/s。软件环境为：操作系统　RedHat 9.0， Apache 2.0.50，MySQL 4.0.21，PHP　4.3.9RC3-dev，Squid 2.5 STABLE1。
&LoadRunner模拟测试并发用户数为220、500，测试EPG服务器的事务响应时间和事务完成情况。服务器响应时间和事务完成情况测试数据如表1和表2所示。从测试数据看，当并发用户数为500时，没有出现事务失败的情况，平均响应时间不超过3秒。对用户来说，这个时间是可以接受的。说明采用这种设计方法开发EPG，服务器的性能也达到了预先的要求。
从以上的测试和分析可以看出，使用上文所说的设计方法开发EPG总体上达到了预先的设计原则。
本文阐述了一个IPTV系统模型及其EPG模块的设计和实现，在实际应用中也证明了我们的设计方法对快速开发易维护、方便扩展的EPG是正确和可行的。随着IPTV的发展和用户数的增多，今后需要在服务器的性能方面和EPG的个性化方面进行更深入的研究。
表1 EPG服务器响应时间
模拟用户数
浏览VOD菜单
浏览TV菜单
最大响应时间
最小响应时间
平均响应时间
最大响应时间
最小响应时间
平均响应时间
表2 事务执行统计
模拟用户数
浏览VOD菜单
浏览TV菜单
共执行次数
共执行次数
[1] 关注IPTV关注网络发展[EB/OL]. .cn/news/news.asp?newsid=246&classid=5.12.16
[2] Electronic Program Guide(EPG) [EB/OL]. http://www.abc.net.au/reception/digital/epg.htm
[3] Ciciora W S. Inside the Set-Top Box. In IEEE Spectrum[C]. ~75
[4] Perkowsky S, Jaeger R. The Set-Top Box as MultiMedia Terminal[C]. In IEEE Transaction on Consmer Electronic, ):833~840
[5]　林胜，林国辉，全子一. 一种ATM网络机顶盒的NIU实现[J].电视技术，):40~42
[6]　A lur D. J2EE 核心模式[M ]. 牛志奇译. 北京: 机械工业出版社, 2002.
[7] 汪志明，邹道文，周源华. 数字电视中电子节目指南系统的研究[J]. 数字电视与数字视频，5）:(4~6)
[8] 赵庆斌.IPTV系统结构和关键技术[J]. 通信管理与技术，）:(14~16)--博才网
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