底层软件的架构设计是一个复杂的过程，需要考虑多个方面以确保系统的性能、可维护性和扩展性。以下是一些关键步骤和考虑因素：

需求分析

功能需求：明确系统需要实现的具体功能，包括用户界面、业务逻辑、数据处理等。

非功能需求：包括系统的性能、安全性、可维护性、可扩展性等方面的要求。

选择合适的架构模式

单体架构：所有的功能模块都集成在一个应用程序中，适合小型应用，但随着系统规模的扩大，维护和扩展会变得困难。

微服务架构：将系统功能模块化、独立部署，适合处理复杂的大型应用，提升系统的可扩展性和灵活性。

数据库设计

数据表关系：设计合理的数据表结构，包括主键、外键等关系。

索引设计：根据查询需求设计合适的索引，提高数据检索效率。

数据存储和检索：考虑数据的存储方式（如关系型数据库、NoSQL数据库等）和检索策略。

网络通信

协议选择：根据应用需求选择合适的网络通信协议（如HTTP、TCP、UDP等）。

安全性：设计安全的网络通信机制，包括数据加密、身份验证等。

系统安全

身份验证和授权：实现用户身份验证和权限管理。

数据保护：保护敏感数据，防止数据泄露和篡改。

性能优化

代码优化：优化代码逻辑，减少不必要的计算和资源消耗。

缓存策略：使用缓存技术提高系统响应速度。

负载均衡：设计负载均衡机制，确保系统在高并发情况下的稳定性。

模块化设计

高内聚低耦合：将功能相关的代码封装成独立的模块，模块间通过定义良好的接口进行通信。

分层设计：将系统功能进行分层，每层负责特定的功能，便于管理和扩展。

持续迭代和优化

架构图绘制：使用合适的工具绘制软件生产体系架构图，明确各组件之间的关系和数据流。

迭代优化：根据实际运行情况，持续优化架构设计，确保系统能够满足预期需求。

通过以上步骤，可以设计出一个合理、高效且可扩展的底层软件架构。建议在实际开发过程中，结合具体需求和资源情况，灵活选择和调整架构模式，确保系统的稳定性和性能。