分层设计的思想要素

　　分层思想，并不是什么神秘的东西，事实上很多做项目工程师的人也都会在用。分层方法是个很有用的东西，分层方法可以让我们从不同层次不同视觉来观察事物的性质，同时也为社会合理分工，有效合作做出了莫大的贡献。看完下面的文章你会有种焕然大悟的感觉喔~
　　【数字集成电路设计中的分层】
　　在IC设计中，为了简化设计的难度和实现设计自动化，人们通过分层的方法使设计细化。如下图，设计层次一般分为六级：系统级、芯片级、RTL级、门级、电路级和版图级。

　　由上图可以看出，每种抽象层次都对应一种描述方式。此外，每种抽象层次还可以通过三个不同的角度（行为域，结构域，几何域）来表示，也可以理解为每种抽象层次都可以通过三种表示方法（行为域，结构域，几何域）进行描述。
　　行为域主要关注系统的功能，其将设计对象看作为一个黑盒子，只关注输出随输入和时间的变化关系。结构域指明系统的构成模块以及各个模块之间的互联关系。几何描述各组件的物理属性。
　　数字集成中的层次化设计思想不但简化了设计难度，而且为人们理解设计过程也提供了多层次多视角的分析思路。显然，这种分层的方法促进了设计的自动化，提升了整个设计流程中各环节分工合作的效率。
　　【物联网中的分层】
　　物联网英文是IOT（Internet of Thing），是物物相连的网络，因此物联网可以简单的描述为由传感网络获取环境物理信息，通过通信网络进行传输，通过云计算平台进行信息处理的复杂系统。物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次全球信息化浪潮，其实现了物与物、人与物之间的沟通。通过感知识别技术，让物品“开口说话”，是物联网区别于其他网络的最独特的部分。如下图所示，为了了解物联网的体系架构，我们将其分为三层：应用层、网络层和感知层。

　　感知层是物联网的核心技术，是物理世界和信息世界之间的纽带。与人类的皮肤和五官功能一样，物联网利用感知层来感知事物的状态（温度、湿度、速度、加速度等），识别事物的身份（RFID、二维码、虹膜识别、指纹识别、语音识别、光符号识别），获取时空信息（GPS）。
　　感知层包括数据采集子层和传感器网络组网和协同信息处理子层。数据采集子层包括MEMS传感器、二维码、RFID、多媒体信息等信息采集设备及系统。多媒体信息采集技术及应用已经比较成熟，以平安城市为代表的监控系统为代表。二维码（包括传统条码）主要优点是成本低，读写器简单（可以利用普通手机摄像头）。主要缺点是信息一旦写入不可更改（但是配合Server端技术可以克服这一技术）。目前在索芙物、浪奇、宝洁公司等用在防伪、物流、消费者信息采集领域。另外，广州亚运会食品溯源也应用二维码技术。在媒体二维码方面将杂志二维码与广告相结合，也是比较有前途的应用。在当前正在兴起的LBS业务中，二维码技术可以作为Check-in的技术，也有非常广阔的应用前景。RFID是感知层最有代表性的技术，目前应用最为成熟，产业处于成长期，非常具有投资价值。RFID技术存储量大，可以多次读写，在低频、高频、超高频、微波频段者有重要的应用。尤其值得关注是在13.56MHz频段，可以开展移动支付业务。但是与二维码技术相比，RFID技术的成本偏高。
　　RFID的频率：低频125~134KHz，如TI的芯片为134.2KHz，优点是穿透力强且耐用，缺点是价格贵，数据传输速度慢，读取范围为50厘米，主要用于门禁控制、生物识别、车辆门锁。高频13.56MHz，读取范围1米，广泛用于电子标签应用，可以防冲撞，同时读多个标签，支持写入，传输较快，价格不高。主要应用于门禁控制、智能卡、单品级标签、图书馆、资产管理。值得注意的是，我国移动支付就是采用该频段。超高频866~956MHz，读取范围为3至10米，数据传输速度快，金属无干扰，传输距离长，主要用于物流、行李处理、收费系统、零售、闹资产管理。微波为2.4G或5.8G，读取范围3到10米，主要用于物品追踪、收费系统。
　　传感器网络组网和协同信息处理子层包括：低速及中高速近距离传输技术、自组织技术、协同信息处理技术、传感器中间件技术。本子层的核心技术是无线传感网（WSN：Wireless Sensor Network）及NFC技术。
　　网络层主要负责传递和处理信息，是应用层和感知层之间的桥梁。网络层的传输形式有互联网，移动通信网（2G、3G），无线宽带网络(WiFi、WiMAX)，无线低速网络(蓝牙、红外、ZigBee)等。
　　应用层的主要功能是将传输层传递的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，从而实现智能化的管理、应用和服务。应用层是物联网发展的直接驱动和终极目的。
　　通过上面的分层方式，我们对物联网体系架构有了一个整体的了解。分层方式不但给我们提供了一个多层次多视角的方式来观察和研究事物，而且还为整个行业的有效分工和合作作出了很大的贡献。
　　分层式结构究竟其优势何在？

      优点：
　　1、开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层；
　　2、可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；
　　3、可以降低层与层之间的依赖；
　　4、有利于标准化；
　　5、利于各层逻辑的复用。
　　概括来说，分层式设计可以达至如下目的：分散关注、松散耦合、逻辑复用、标准定义。
　　缺点:
　　“金无足赤，人无完人”，分层式结构也不可避免具有一些缺陷：
　　1、降低了系统的性能。这是不言而喻的。如果不采用分层式结构，很多业务可以直接造访数据库，以此获取相应的数据，如今却必须通过中间层来完成。
　　2、有时会导致级联的修改。这种修改尤其体现在自上而下的方向。如果在表示层中需要增加一个功能，为保证其设计符合分层式结构，可能需要在相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。
　　关于第一个缺点，完全可以通过系统的缓存机制来减小对性能的影响。第二个缺点，我想只能通过采用一些设计模式来得到改善吧。
　　【用分层思想解释软件框图和硬件框图为何具有一致性】

　　如上图所示，软件框图和硬件框图的本质都是一种描述方式，它们都对客观事物（具体电路）进行抽象的描述。软件框图和硬件框图的不同在于抽象层次不一样，软件框图的抽象层次比硬件框图的高，而它们之所以相似是因为它们的抽象层次比较接近，因此软件框图和硬件框图具有一致性。
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