因為許多公司根本沒有硬體人員，或只有負責外包的工程師，對從事軟體開發的人來說，具備一些基本的硬體觀念就變的非常重要，那，有哪些是軟體導向的嵌入式系統工程師該知道的呢？基本上有以下幾項：
1. SOC的內部規格
2. 硬體架構圖
3. 隨機取記憶體的規格
4. 快閃記憶體的規格
5. 網路控制器（MAC&PHY）的規格
6. GPIO
7. 處理器的Endianess
8. 資料在記憶體的Alignment
9. 匯流排的規格
10. DMA的規格
1. SOC的內部規格
首先是SOC的內部規格，所謂的SOC，顧名思義就是將許多常用的周邊設計在一個晶片內，因此單一個晶片，本身就已經具備許多系統所需的功能，對軟體工程師來說，理解一個SOC具備哪些能力可以說是最基本的功課，可是仍然有許多軟體工程師從來不去看SOC的規格，造成在大家在溝通時陷入名詞解釋的問題。底下是一個常見的SOC內部規格：
- Gigabit Ethernet port
- Integrated DDR2 memory controller
- 16C550-compatible UART
- 1 x1 PCI Express port
- I2C
- SPI
- 8 GPIOs
接著是硬體的架構圖，通常會以方塊圖（Block Diagram）的方式出現，這樣的一個方塊圖清楚說明這個SOC有的元件，或是將SOC規格所介紹的元件以相對位置的方式說明，以及連接SOC的其他元件。有經驗的工程師大多會從處理器的地方開始著手，畢竟處理器是一個系統的核心，接著再往四周延伸，不外乎就是記憶體的位置以及周邊連接的介面。如果產品需要利用到SATA連接硬碟機，這時候就要特別注意SATA的介面所連接的位置。那麼對軟體的工程師來說這張圖有甚麼作用呢？最大的作用當然就是可以確定當系統由Linux或VxWork啟動之後，哪些裝置應該已經被初始化，進入可以使用的狀態。
3. 隨機取記憶體的規格
對於習慣於軟體開發的工程師而言，很難理解為什麼需要特別了解隨機存取記憶體的規格，通常我們只要把RAM加到主機板上面，作業系統自然就可會把程式載到記憶體執行，DDR1還是DDR2一點關係也沒有。但是在嵌入式系統的環境，很多狀況讓我們必須自己處理硬體的初始化工作，以作業系統或Bootloader而言，錯誤的記憶體控制器設定，可能會讓系統錯誤動作，甚至根本無法執行。另外有些強調網路應用的系統，例如交換器或路由器，特別需要高速的記憶體來存放網路封包，只使用DDR是會影響網路封包的傳輸效能，這時候我們必須使用SRAM輔助，讓網路封包的處理更有效率。尤其是通訊協定方面的工程師，至少也要知道DRAM與SRAM的差異，以及何時該使用DRAM，何時該使用SRAM。
4. 快閃記憶體的規格
一般來說，在嵌入式系統，Linux核心與Bootloader的Binary程式碼是在快取記憶體裝置存放的，快取記憶體又稱為非揮發性的記憶體，意思是說就算電源關閉，存放的資料也不會消失。當我在8051的時代，唯讀記憶體（ROM）是唯一能夠用來存用程式碼的地方，但隨著快閃記憶體的普及，在開發上的彈性已經不是ROM能夠比的上的。快閃記憶體根據應用的差異，又可以分為NOR與NAND兩大類，一般來說NOR比較強調在讀取的能力，如果需要存放較大量或者頻繁讀寫資料的時候，多會採用NAND。至於程式與資料該放在哪裡，軟體工程師也必須要有基本的認識，因為這裡並不打算介紹硬體的規格，只說明軟體工程師該知道的知識，更詳細的硬體說明，等以後有機會再說囉。
5. 網路控制器（MAC&PHY）的規格
現今的嵌入式系統很難不跟網路打交道，於是網路控制器成了基本的配備。以軟體設計的角度來看，不外乎是採用Socket的方式，直接進行網路資料的交換。但是嵌入式系統可不一定都是那麼單純，例如說NAT之類必須處理網路封包的產品，就必須在網路驅動程式裡面加工，讓網路封包有不同的流向，在這樣的環境，軟體設計就必須包含了解網路控制器的動作原理，以及各種暫存器的使用方法。另外，在實際的硬體設計上，網路控制還會包含數位與類比的部分，而且通常這兩個部份是由不同的晶片負責的，必須分別對數位與類比進行各自初始化。
6. GPIO
GPIO稱為通用型的可程式IO，通常純軟體的工程師很少會碰到這種裝置，但是如果是寫BIOS的工程師應該會很熟悉，GPIO簡單來說是提供系統設計時的彈性，有時如果外接裝置能夠發出中斷，我們就可以利用GPIO來當作中斷接收器，這樣就不需要一直的輪詢外接裝置。反過來我們也可以利用GPIO當作發送中斷的通知訊號，讓其他的裝置得到控制的命令。此外，GPIO最常和LED連接，當系統沒有螢幕可以作為訊息輸出的時候，我們就可以利用LED燈號來表示各種狀態。實務上，GPIO的應用必須和硬體配合，當然軟體在設計的時候當然也就必須一起參予搭配。
7. 處理器的Endianess
一個常被忽略的硬體問題是處理器的資料處理方式，尤其是在需要網路傳輸資料的系統，軟體工程師必須特別注意到處理器的Endianess特性。Endianess指的是資料在記憶體的位元順序，依特性常見的可分為Big-endian與Little-endian。Big-endian是指資料的最高位是在記憶體位址最低位址，或說在記憶體中開始存放資料的起始處，而Little-endian則是指資料的最低位元在記憶體的最低位址。要注意的是對記憶體本身來說，是沒有所謂的Endianess的分別，只有處理器才會做資料存放的區分。既然資料在記憶體的存放方式會有差異，當然程式在設計的時候也就必須注意不同平台間資料交換的問題。
8. 資料在記憶體的Alignment
資料的Alignment是指資料存放在記憶體的方式，與系統處理效能有直接關聯，雖然Alignment幾乎都靠編譯器來處理，但在嵌入式系統的環境中，資料往往是從其他的硬體交換過來的，此時記憶體的Aligment問題就顯得更加重要。Alignment是資料對齊的意思，也就是說資料的存取必須遵循一個整數倍的方式才行，例如word的倍數，以一個word是4byte為例，如果資料是從位址非4的整數倍位址開始讀取，因為處理器的特性，讀出得資料可能會包含前一個位址的資料，或者跳過起始的位址，或者必須讀取兩次，然後再將兩個資料合併，以得到正確的結果，不管哪種情況，得到的資料不是錯誤的就是要浪費許多時間。因為資料可能在不同的裝置或系統間移動，不同的Aligment方式就有可能讓資料產生各種錯誤組合，如果太過依賴編譯器處理Aligment的能力，那可能會讓除錯變得很困難。
9. 匯流排的規格
處理器經過匯流排與周邊裝置連接，周邊裝置大抵可用速度來區分差異，所以會有高速匯流排與低速匯流排的分別。對於傳統的軟體設計，匯流排都是由作業系統來處理，很少直接會參與匯流排的動作，但在嵌入式系統，控制匯流排有時候就等於在控制周邊。匯流排有時會也會牽扯到時序與資料快取的機制，這些機制都要透過控制暫存器來設定，硬體的線路只是將必要的周邊接在一起，實際的控制仍然需要軟體搭配。
10. DMA的規格
在先進的系統中，資料的轉移或傳送都必須要依賴DMA，尤其是嵌入式系統的處理器效能通常都不是很高的時候，如果每次資料搬移都需要處理器處理，那處理器也做不了甚麼事情了。使用DMA的時機不見得只有周邊對周邊，有時候只是在記憶體之間移動，也可以利用DMA來處理，有些高效的網路應用系統，會利用DMA來最佳化User Space與Kernel Space之間的資料搬移。對DMA的控制基本上只有幾個動作，設定來源位址與目的位址，設定資料長度以及觸發DMA開始進行資料搬移，最後檢查DMA的動作是否已經完成，檢查的方式大部分會設定中斷，讓DMA控制器以中斷的方式通知系統最後的狀態。
以上說明的，只是入門的嵌入式系統工程師基本應該掌握的硬體知識，從事嵌入式系統開發的工作，最忌諱的就是以純軟體的方式思考系統發展，和硬體緊密結合是嵌入式產品一項獨特的特色，但很少接觸硬體的工程師也不必太擔心，實務上大部分的硬體問題都會由SOC廠商的FAE提供協助，反而軟體工程師最欠缺的是詳細閱讀規格書，或者對規格書的說明不夠了解，對嵌入式系統的有興趣的開發人員要特別注意。
