嵌入式系统综合分析

嵌入式系统应用广泛,因此越来越多的人正在学习嵌入式系统。 因此,在学习嵌入式系统之前,我们应该对嵌入式系统有一定的了解。 因此,在本文的剩余部分,小编将对嵌入式系统进行全面的分析。 如果您对嵌入式系统感兴趣,不妨继续阅读。

1.嵌入式系统不是“专用计算机系统”

术语“专用计算机系统”应对应于术语“通用计算机系统”。 从字面来看,无论是“专用”还是“通用”,都没有脱离计算机系统的范畴。 应该说它们都属于计算机系统。 既然是计算机系统,那么其发展的起源就应该是计算机。 它们的架构、功能特点、知识体系、技术要求应该是相似的。 然而事实上,嵌入式系统和计算机系统虽然有联系,但在上述几点上并没有太多相似之处,怎么能称为“特种计算机系统”呢。

1.1 并行独立开发

嵌入式系统自主开发已有约30年的历史。 它和计算机系统是两个独立的开发系统。 从起源来看,都起源于半导体集成电路,诞生于微机时代。 他们并行且独立地发展。

嵌入式系统起源于半导体集成电路,分为晶体管和集成电路。 20世纪70年代,集成电路催生了微处理器。 微处理器是智能核心。 它们有两个功能。 一是计算处理功能,即高速、海量的计算能力。 它推动了独立计算机的快速发展至今。 二是控制功能。 嵌入式系统属于控制功能。 控制功能催生了微控制器,俗称单片机,推动了嵌入式系统的独立发展至今。

20世纪70年代,微处理器的控制功能引起了控制专业人士的研究兴趣。 他们将微型计算机嵌入到对象系统中,对其进行电气和机械加固,并配置各种外围接口,从而实现了对象系统的智能化。 控制。 这样,微型计算机就失去了原来的形式和微型计算机的功能,嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统)由此得名。 由于嵌入式系统要求嵌入到目标设备中,体积必须极小,功能必须可靠,成本必须低廉,而计算机无法承担目标系统的智能控制任务,因此嵌入式系统系统已经走上了自己独立开发的单片机之路。

微控制器是传统意义上的单片计算机。 其特点是体积小、结构简单、易于开发、价格经济。 可以说是现在嵌入式系统的前身。 单片机将物体所需的主要功能集成到一块芯片上。 通常单片机芯片包括计算处理单元、ARM、FLASH存储器以及一些外部接口。 可以通过外部接口输出或输入信号来控制相应的设备。 用户可以将编写的代码编程到微控制器芯片中来控制外部设备。 微控制器常用于智能仪器、工业测量、办公自动化等领域。 例如数字电表、公交IC卡刷卡系统、打印机等,里面都有微控制器。

从嵌入式系统的发展历史可以看出,嵌入式系统起源于半导体集成电路。 它并非起源于计算机,因此它不是“专用计算机系统”。 它是一种专用的智能控制系统。 将嵌入式系统定义为“专用计算机系统”既不符合历史,又混淆了两者的本质区别,因此并不可取。

1.2 技术发展方向不同

顾名思义,嵌入式系统就是嵌入到对象系统中并与对象系统有机结合,实现对对象系统的智能控制。 它与计算机有着完全不同的技术要求和技术发展方向。

从形式上来说,嵌入式系统要求系统智能化、超小型; 从功能上来说,要求功能可靠、功耗低、经济效益好; 在应用范围上,必须面向市场、面向用户、面向对象、面向产品; 技术上要求提高对象的智能控制能力、与对象密切相关的嵌入式性能以及控制的可靠性。

从形式上来说,计算机系统必须是可见的、有形的,并且不需要嵌入到其他设备中; 功能上,需要多处理能力; 技术上,需要高速、海量的数值计算和总线速度的无限提高,存储容量的不断扩展。

因此,我们说:嵌入式系统和计算机系统有着根本不同的技术要求和技术发展方向,不应该被定义为“专用计算机系统”。 如果将其定义为“专用计算机系统”,则意味着嵌入式系统的发展必须遵循计算机技术要求的发展道路,这相当于制约了嵌入式系统健康、开放的独立发展。

1.3 不同的架构

嵌入式系统一般由四部分组成:嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和用户应用程序,用于控制、监视和管理其他设备。

嵌入式系统的经典架构具有三个层次的软件和硬件以及四个通道接口。 其通道接口被设计为嵌入到对象系统中并与对象系统生成四个接口。 其核心是嵌入式微处理器,并不是通用计算机处理器。 也就是说,两者使用的处理器完全不同。 嵌入式外围功能扩展后,形成了微控制器,其对象接口技术扩展为产生4个接口,形成SoC的整个片上结构和4个中断。 其软件分为命令系统、驱动软件和操作系统三部分。

从嵌入式系统架构我们看到:

①两者的处理器不同。 计算机是通用处理器,嵌入式系统是用于特定应用的微处理器。 它具有功耗低、体积小、集成度高的特点,有利于整个系统设计的小型化。

②计算机具有标准总线和外设,嵌入式总线和外部接口集成在处理器中; 计算机软件和硬件相对独立,而嵌入式系统软件和硬件紧密结合,结构更加紧凑; 计算机系统注重多功能处理设置,嵌入式系统注重对象的控制能力。

因此,嵌入式体系结构不同于计算机体系结构。 嵌入式系统体系结构是一种控制体系结构,而不是计算机系统的处理体系结构。 如果结构不同,性能就完全不同。 因此,嵌入式系统不能被定义为“专用计算机系统”。

1.4 不同的功能和特点

①嵌入式系统嵌入式可控,软硬件可根据对象的需要进行设置。 计算机系统则不然。

②嵌入式系统具有专用功能,即软件和硬件是专门为特定的应用系统而设计的; 计算机系统是多功能的。

③嵌入式系统结构紧凑:嵌入式系统中的软件一般不存储在计算机磁盘等载体中,而是固化在存储芯片或单片系统的存储器中。 这使得结构特别紧凑并实现了小尺寸。 ,高性能、低成本、低功耗。 计算机结构要求可大可小,从台式机到笔记本、手提电脑等,计算机CPU都有严格的要求。 与嵌入式系统的微处理器相比,它们一般都比较昂贵,不能像嵌入式系统那样低价、低成本。 低功耗。 嵌入式系统通常采用闪存(FLASH Memory)作为存储介质,以提高速度、减小尺寸、降低功耗。 计算机通常使用容量大但速度慢的存储介质,例如磁盘。

④嵌入式系统具有智能、灵活、实时性:需要对不同的情况做出不同的反应,同时必须实时给出计算结果并进行实时控制。 计算机在智能性和灵活性方面无法与之匹敌。

⑤ 嵌入式系统由于软件固化,可靠性高。 例如,它不会过敏。 另一方面,计算机经常受到黑客的攻击。 因此,嵌入式系统常用于个人设备安全、国家机密等重大事务。

⑥ 计算机行业普遍受到技术垄断。 例如,微软在计算机操作系统领域占据垄断地位。 但在嵌入式系统领域,这种情况不会发生。 因为这是一个充满竞争、机遇和创新的去中心化领域,任何人的操作系统和处理器都无法垄断市场。

总而言之,嵌入式系统和计算机系统具有不同的功能特点,不能相互混淆。

2.嵌入式系统不仅仅基于“计算机技术”

嵌入式系统知识体系非常广泛。 它与微电子学科技术、计算机学科技术、电子学科技术和物体学科技术密切相关。 计算机技术负责嵌入式系统中应用平台的构建。 它包括嵌入式系统的集成开发环境、计算机工作方法、编程语言、编程方法等,是构建嵌入式系统平台的重要基础之一。 一位,但不是唯一一位。 嵌入式系统还需要其他技术支持。

微电子技术为嵌入式系统的应用提供了集成电路基础。 电子技术提供电路设计技术。 快速发展微电子领域集成电路设计从电路集成、功能集成、技术集成到知识集成,为计算机技术的嵌入式系统提供硬件设计技术支撑; 客体主体技术是嵌入式系统最终用户的技术。 主题。 对象学科几乎涵盖了所有科学技术领域,形成了嵌入式系统无限的应用领域。 对象学科需要在嵌入式系统平台上构建该领域的嵌入式应用系统。 嵌入式应用系统的技术基础是对象学科的基本理论、应用环境和应用要求。 同时,必须对微电子、集成电路设计、嵌入式系统在应用中不断提出技术要求,不断提高嵌入式系统平台的技术水平。 在对象学科中,应用工程师在嵌入式软件和硬件平台上实现了最广泛的应用。

嵌入式系统是先进计算机技术、半导体技术、微电子技术、电子技术和各种具体应用相结合的产物。 它是技术密集、资本密集、高度分散、不断创新的新型综合知识体系。 它以微电子学、计算机科学、电子技术等学科为构建平台的基础,以对象学科技术为平台应用,各学科技术相互联系、相互支持。 嵌入式系统包容了各个公司的技术优势,吸收了各个专业的精华,形成了自己独特的知识和技术体系。

从以上分析可以看出,将嵌入式系统定义为“基于计算机技术”,缩小了嵌入式系统的范围,否定了各学科技术在嵌入式系统中的综合应用作用。 它并不全面,并且有一些内涵。 某些局限性不利于建立嵌入式系统独特的学科体系。