嵌入式系統定義探討

　　隨著(zhù)現代化技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統已深入到社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，嵌入式系統的產(chǎn)品已應用到人們的日常生活的各個(gè)角落，嵌入式系統技術(shù)已成為目前人們研究的熱門(mén)之一。但是，什么是嵌入式系統？大家卻眾說(shuō)不一，至今沒(méi)有統一的定論，為此我們有必要加以探討，使嵌入式系統沿著(zhù)健康的道路發(fā)展。

1 什么是嵌入式系統

對于不懂這方面知識的人來(lái)說(shuō)，嵌入式系統這個(gè)詞可能顯得比較深奧，其實(shí)嵌入式系統和普通人的生活聯(lián)系非常緊密。手機、U盤(pán)你一定很熟悉吧，它就是典型的嵌入式系統；MP3、MP4、微波爐、有線(xiàn)電視機頂盒，你一定不陌生，它也是嵌入式系統；汽車(chē)、ATM自動(dòng)取款機、電梯等等都屬于嵌入式系統。以上僅從應用方面感性的認識嵌入式系統，但它并不是嵌入式系統的真正含義。

那么嵌入式系統真正的含義是什么？現在國內流行的說(shuō)法是：“嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。”[13]對于這個(gè)定義，我有兩點(diǎn)疑義：其一，說(shuō)嵌入式系統“以計算機技術(shù)為基礎”，我認為不全面，它忽略了微電子等技術(shù)作為嵌入式系統基礎的重要作用;其二，把嵌入式系統定義為“專(zhuān)用計算機系統”，我認為不正確，它混淆了嵌入式系統與計算機系統的區別。何立民老師說(shuō)得好：“嵌入式系統不是專(zhuān)用計算機系統”［4］，嵌入式系統是一個(gè)智能化的控制系統。

為什么嵌入式系統不是“專(zhuān)用計算機系統”，不只是“以計算機技術(shù)為基礎”？如何定義嵌入式系統?我們從以下幾方面分析探討。

2 嵌入式系統不是“專(zhuān)用計算機系統”

“專(zhuān)用計算機系統”這個(gè)名詞應該和“通用計算機系統”這個(gè)名詞相對應。從字義上看，不管是“專(zhuān)用”或者是“通用”，它們都沒(méi)有脫離計算機系統這個(gè)范疇，應該說(shuō)它們都歸屬計算機系統。既然是計算機系統，那它們的發(fā)展起源應該是計算機。它們的體系結構、功能特點(diǎn)，知識體系、技術(shù)要求應該有相同之處。但是，事實(shí)上嵌入式系統和計算機系統雖有聯(lián)系，可在以上提及的幾點(diǎn)上并沒(méi)有多少相同之處，又何談它是“專(zhuān)用計算機系統”。

2.1 發(fā)展并行獨立

嵌入式系統獨立發(fā)展至今約30年了。它與計算機系統是兩個(gè)獨立的發(fā)展系統，從它們的起源看，二者都源于半導體集成電路，誕生于微型計算機時(shí)代，二者發(fā)展并行獨立。［5］如圖1所示。


圖1

嵌入式系統起源于半導體集成電路，該半導體集成電路分為晶體管和集成電路。20世紀70年代，集成電路產(chǎn)生了微處理器，微處理器是智能內核，它有兩個(gè)功能，其一是運算處理功能，即高速海量的解算能力，它促使了計算機獨立的飛速發(fā)展至今；其二是控制功能，嵌入式系統屬控制功能，控制功能產(chǎn)生了微控制器，俗稱(chēng)單片機，它促使了嵌入式系統的獨立發(fā)展至今。

20世紀70年代，微處理器的控制功能引起了控制專(zhuān)業(yè)人士研究興趣，他們將微機嵌入到對象體系內，經(jīng)過(guò)電氣、機械加固，并配置各種外圍接口，從而實(shí)現了對對象體系的智能化控制。這樣此微機便失去了原來(lái)的形態(tài)和微型計算機功能，嵌入式計算機系統(簡(jiǎn)稱(chēng)嵌入式系統)由此而得名。由于嵌入式系統要求嵌入到對象器件內，體積要特小，功能要可靠，成本還要低，而計算機無(wú)法承擔起對對象系統的智能化控制任務(wù)，所以嵌入式系統則走上了自己獨立發(fā)展的單芯片化的道路。

微控制器也就是傳統意義上的單片機。它的特點(diǎn)是體積小、結構簡(jiǎn)單、便于開(kāi)發(fā)以及價(jià)格經(jīng)濟。它可以說(shuō)是目前嵌入式系統的前身。單片機就是把對象所需要的主要功能集成到了一個(gè)芯片上，通常一個(gè)單片機芯片包含了運算處理單元、ARM、Flash存儲器以及一些外部接口等。通過(guò)外部接口可以輸出或者輸入信號，控制相應的設備，用戶(hù)可以把編寫(xiě)好的代碼燒寫(xiě)到單片機芯片內部來(lái)控制外部設備。單片機常被用在智能儀器、工業(yè)測量、辦公自動(dòng)化方面。如數字電表、公交IC刷卡系統、打印機等，內部都有單片機存在。

我們由嵌入式系統發(fā)展起源的歷史看，嵌入式系統起源于半導體集成電路，它不是起源于計算機，所以它不是“專(zhuān)用計算機系統”，它是專(zhuān)用的智能化的控制系統。將嵌入式系統定義為“專(zhuān)用計算機系統”，不符合歷史，混淆了二者的本質(zhì)區別，因此不可取。