什么是嵌入式系统（中）——真正的软件和硬件

【正文】

　　当被人问起“什么是嵌入式系统”时，无需看过我的文章，有一种狡猾的说法肯定是挑不出任何错误的——套用知乎上一类著名的问答体，“如何快速的假装/成为某个领域的专家”——你可以故作认真的说：

　　“嵌入式系统首先是一个计算机系统”，然后大谈你对软件和硬件的看法……

　　为了在几乎没有逼格的行业中让大家能够有机会装逼，下面我就教大家一种关于嵌入式系统软件和硬件的特别观点，绝对可以让所有的小师妹小师弟甚至是同龄人偷来“刮目相看”的眼光。当然首先你要真的理解这种说法。

为了引起更多人的注意，同时让话题更有冲击性，你应该非常肯定、神秘、恨铁不成钢而又愤慨的宣布一个观点：

　　“你知道么？嵌入式系统中几乎所有人关于软件和硬件的看法都是错误的……我们被教科书给坑了！”

1、传统计算机系统中的“软件/硬件”观

　　通常，我们提到计算机硬件，脑海里立马浮现的就是一台PC主机，当然这个时候你要特别小心，因为这个时候你举出的例子很可能是暴露年龄或者逼格的。比如，用台式机举例还是用笔记本举例显然暴露年龄，用Windows笔记本举例还是Mac举例将暴露逼格。当我们提到软件，脑海里浮现的差不多就是Windows上跑着的各类软件，当然，如果你能用APP，特别是iOS的APP来举例，显然就是很有面子的。

是的，细心的你注意到了，传统的软硬件观念直接来源于通用计算机。在后面的讨论中我们会发现，这种由通用计算机带来的思维定势是非常可怕的。

2、嵌入式系统中的“软/硬件”观

　　嵌入式系统中的软件和硬件并不是你想象的那么简单。这其实很好理解，你可以在大学校园里随便拦下几个学生，让我们来做一个采访，问问他们什么是软件什么是硬件：

屌丝A（计算机学院）：你丫有病么？硬件就是你的电脑主机咯，主板、CPU、内存硬盘、显卡什么的；软件就是Windows程序咯

屌丝B（信息学院）：硬件就是单片机啊，51、AVR、STM32之类的，对了，还有开发板也算吧？软件嘛，就是Firmware咯（固件），过去用汇编开发，现在都是用C了

屌丝C（信息学院）：毛线！我还可以用VHDL和Verlog写一个内核呢，你说说VHDL和Verilog写出来的是不是软件？FPGA是不是硬件？

屌丝B：呃……那咋办？

屌丝D（计算机学院）：你们别忘了，开发板上跑的虚拟机也是硬件哦，虚拟机上用Java写的程序也是软件。

　　大家可能注意到了，在嵌入式系统中，软件和硬件是一个不那么靠谱的定义方式——当人们用普通话发相同的声音说同一个词语的时候，描述的可能根本不是同一个东西。那么，嵌入式系统中，软件和硬件应该如何理解呢？

方案一. 要么，你可以假装从来没有看过这篇文章，只跟你用相同系统的人讨论问题，或者“自己根据语境”自动切换软件和硬件的意思。

方案二. 要么，我们重新定义一下软件和硬件的概念，只要这个概念兼容原有的理解方式就可以了。

　　真有一种兼容老概念的新定义么？答案是肯定的。让我们来首先找一找在不同层面上软件的共同点：大家都是用一种语言（Java、C、VHDL、甚至是原理图）来描述自己大脑中的逻辑（思维）。让我们来体会一下这个特点，是不是这么个特点？因此，我们重新郑重的定义一下软件：

软件：人们借助某种语言，“尝试”固化下来的，自己的思维

与之相对，硬件的概念可以修改为：

硬件：业已固化下来的逻辑，可以稳定的提供确定的服务和功能

　　可见，软件的本质是思维，是设计人员的思维，因而程序设计人员最重要的是自己根据任务的需求想通所有的逻辑，并借助一定的语言作为工具，把自己的思维"固化"下来。这个思维的过程叫做"设计（Design）"、这个固化的过程叫做"编码（Coding）"。简单的说，写代码只是一个思维翻译的过程，更重要的是首先写程序的人要想清楚，拥有清晰的思维，然后借助准确无误的语言表达能力（很遗憾，很多人语言表达能力非常有限——就是用C语言写不出自己想要实现的功能）才能写出正确的代码。

　　思维的设计有很多辅助工具，如大家熟知的流程图（Flow Chart）、UML图、还有大家不太用的数据流图（Data Flow Diagram）等等。然而，具体代码往往并不是一个好的辅助工具。进行思维设计的开发人员，叫做Programmer。

　　将Programmer的设计文档（各类图表）翻译成具体程序代码的人叫做Coder。

　　说残酷一点：Programmer设计，负责思考；Coder翻译，负责干苦力。如果你不服，我也没办法，哈哈哈哈……

硬件，本质上一个固化下来的逻辑。这个逻辑的前身当然是思维，只不过它被固化下来了，而且可以"稳定"可靠的提供"确定"的功能和服务。比如，FIFO是队列，在某些软件系统中把这种逻辑确定的模块叫做"构件"（Component），一种中性化的描述，并不强调它是软件还是硬件。因为构件的本质是一个模块，是一个可以提供"确定"的，大家都知道的功能的模块。它可以是硬件的，也可以是软件的。Who care？有的系统还会提供硬件抽象层，进一步模糊这类模块的软硬属性——反正你知道它是做什么的就行了，反正它很可靠，而且可以重复利用，所以你用就好了，是软的还是硬的，无所谓，反正都是同一个API。

　　当我们想凸显一个模块的逻辑、确定性和稳定性，而又不能或者不需要或者不关心它的软硬属性的时候，我们就干脆叫他构件（Component）。

　　重新定义软件和硬件的概念，不是一个文字游戏，而是一个行业内在心底里约定俗成已经默默在做的事情，只是，今天被明确的点破了而已。虽然你觉得被刷了三观（也许你没有），但仔细想想，其实的确和过去的认识没有本质上的区别？

　　不是么？其实你早就懂对么？哈哈哈哈——我没有重新发明软件或者硬件，我只是诚实的搬运工。

（未完待续……）

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