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嵌入式软件架构性能优化与资源管理

共计 30 章节
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01
课程导入
嵌入式软件架构的演进趋势 · 性能优化与资源管理的核心挑战 · 课程学习路径与目标
课程导入嵌入式软件架构的…
02
嵌入式系统基础
硬件资源（CPU · 内存 · 外设）特性
嵌入式系统基础CPU
03
性能优化基础
性能指标（响应时间 · 吞吐量 · CPU占用率
性能优化基础性能指标
04
内存资源管理
静态内存分配与动态内存分配策略 · 内存池设计 · 碎片化问题及解决方案
内存资源管理静态内存分配
05
CPU资源管理
任务调度算法（RMS · EDF · 优先级反转）
CPU资源管理
06
存储资源管理
Flash与EEPROM的磨损均衡 · 文件系统选择（LittleFS · SPIFFS）
存储资源管理Flash
07
功耗优化
功耗模型 · 动态电压频率调整（DVFS） · 外设电源管理
功耗优化功耗模型
08
实时性优化
硬实时与软实时区别 · 最坏执行时间（WCET）分析 · 优先级反转的解决（优先级继承
实时性优化硬实时
09
代码级性能优化
编译器优化选项 · 循环展开 · 内联函数
代码级性能优化编译器优化选项
10
数据结构与算法优化
嵌入式场景下的数据结构选择（数组 · 链表 · 环形缓冲）
数据结构算法优化
11
并发与同步优化
互斥锁 · 信号量 · 消息队列的代价分析
并发同步优化
12
通信与IO优化
串口 · SPI · I2C
IO通信
13
架构级性能优化
分层架构的优化 · 模块化与解耦对性能的影响 · 事件驱动架构与状态机架构的性能对比
架构级性能优化分层架构的优化
14
性能建模与仿真
性能模型建立（排队论 · 任务图） · 仿真工具（Simulink
性能建模仿真
15
性能测试与基准
基准测试方法（CoreMark · Dhrystone） · 性能回归测试
性能测试基准
16
资源管理策略
资源预算分配 · 资源监控与动态调整 · 资源泄漏检测（内存泄漏
资源管理策略资源预算分配
17
案例实战
基于STM32的实时系统性能优化（从… · 包括调度 · 内存
案例实战STM32
18
案例实战
基于Linux的嵌入式系统性能优化（… · 文件系统优化 · 进程调度
案例实战Linux
19
案例实战
物联网设备低功耗优化（传感器数据采集 · 无线通信（BLE/WiFi）功耗管理 · 电池寿命估算）
案例实战物联网设备低功耗…
20
案例实战
汽车电子中的安全关键系统性能优化（A… · 功能安全（ISO 26262）与性能… · 多核分配）
案例实战汽车电子
21
常见问题与陷阱
性能优化中的过度优化 · 内存碎片导致的系统不稳定 · 优先级反转导致的实时性失效
常见问题陷阱
22
常见问题与陷阱
动态内存分配在中断上下文中的风险 · 任务栈溢出检测 · 看门狗与性能优化的冲突
常见问题陷阱
23
工具链与调试
交叉编译工具链优化选项 · 链接脚本优化 · 调试器（JTAG/SWD）性能分析
工具链调试
24
操作系统与中间件
RTOS（FreeRTOS · RT-Thread）的调度机制与性能… · 中间件（如MQTT
操作系统间件
25
多核与异构计算
多核任务分配与负载均衡 · 核间通信（共享内存 · 消息传递）
多核异构计算
26
安全性与性能的平衡
安全机制（加密 · 校验）对性能的影响 · 硬件加速（加密引擎
安全性性能的平衡
27
性能优化方法论
性能优化流程（测量-分析-优化-验证… · 性能优化优先级排序 · 性能优化与可维护性的权衡
性能优化方法论性能优化流程
28
综合实战项目
设计一个完整的嵌入式系统（如智能家居… · 从需求分析 · 架构设计
综合实战项目设计一个完整的嵌…
29
前沿趋势
边缘计算 · AI在嵌入式端的部署（TinyML）… · RISC-V架构的性能优化特性
前沿趋势边缘计算
30
课程总结与进阶路径
核心知识回顾 · 常见误区总结 · 推荐学习资源（书籍
课程总结进阶路径