嵌入式软件系统及其设计是计算机科学中的重要领域，涉及软件与硬件之间的相互依存关系，以及软件在计算机系统中的角色和功能。软件系统通常包括程序、数据以及相关文档，它们共同构成计算机系统的基础。按照应用的不同，软件可以分为系统软件、支撑软件和应用软件三大类。系统软件通常位于计算机系统中与硬件最接近的一层，比如操作系统和编译程序；支撑软件则支撑其他软件的编制和维护，如各类工具软件；应用软件则是针对特定应用领域的专用软件，例如字处理程序。
软件设计是软件开发的核心环节，其主要目标是确定目标系统如何完成预定任务，也就是定义系统的物理模型。软件设计涉及多个方面，包括数据设计、体系结构设计、接口设计和过程设计。数据设计涉及将实体关系图和数据字典转化为数据结构定义；体系结构设计则是定义系统主要组件之间的关系；接口设计负责定义软件内部组件间、软件与其他系统间及软件与用户之间的交互；而过程设计则是将结构组件转化为软件的过程性描述。
软件设计是确保后续开发步骤和软件维护工作顺利进行的基础。一个没有经过设计的系统往往不稳定，难以维护。软件设计分为概要设计和详细设计两步。概要设计将需求转化为体系结构，确定系统级接口和全局数据结构；详细设计则确立每个模块的实现算法和局部数据结构，并使用适当方法表示算法和数据结构的细节。
良好的设计原则能够为设计过程提供指导，确保设计既满足用户需求也便于后续编程、测试和维护。设计模型应当具有分层和模块化的结构，建立具有独立功能特征的构件，使用合适的接口降低模块与外部环境的复杂连接。设计过程中应考虑容错性和异常处理能力，设计质量的评估应当在编码之前进行。
具体的设计原则和手段包括遵循抽象化原则，实现数据抽象和过程抽象。数据抽象指的是采用抽象数据类型来表示数据，封装实现细节；过程抽象则涉及隐藏处理过程的实现细节。设计还应遵循自顶向下的逐步细化原则，建立层次结构，并遵循模块化原则，使程序结构清晰，易于理解、测试和修改。
在嵌入式软件系统设计中，操作系统的角色尤为重要。操作系统作为软件系统中最靠近硬件的一层，负责管理系统资源，提供程序运行环境，协调各个应用软件之间的关系，保证系统的稳定运行。
嵌入式软件系统及其设计关注于如何构建一个与硬件协同工作，能够满足不同应用需求，并易于维护和升级的软件系统。这需要精心的设计、合理的分类和层次化结构，以及对抽象化、模块化、容错性等原则的严格遵循。而操作系统作为系统软件的核心，是确保软件系统正常运行和高效协作的关键。这一切都是为了创造出一个既稳定又灵活、既高效又易于管理的软件环境。
