【E問(wèn)E答】到底什么是嵌入式系統？

　　嵌入式系統它是指用于執行獨立功能的專(zhuān)用計算機系統。它其中包括了微處理器、定時(shí)器、微控制器、存儲器、傳感器等等，一系列的微電子芯片與器件，和嵌入式在存儲器中的微型操作系統、控制應用軟件組成，共同實(shí)現諸如實(shí)時(shí)控制、監視、管理、移動(dòng)計算、數據處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù)。嵌入式系統它是以應用為中心的，它是以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)為基礎的，也重要的強調了硬件與軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以此滿(mǎn)足系統對功能、成本、體積和功耗等要求。最簡(jiǎn)單的嵌入式系統僅有執行單一功能的控制能力，比如說(shuō)單片機的應用，在唯一的ROM 中僅有實(shí)現單一功能控制程序，無(wú)微型操作系統。復雜的嵌入式系統，例如個(gè)人數字助理(PDA)、手持電腦(HPC)等，具有與PC幾乎一樣的功能。實(shí)質(zhì)上與PC的區別僅僅是將微型操作系統與應用軟件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH存儲器中，而不是存貯于磁盤(pán)等載體中。很多復雜的嵌入式系統又是由若干個(gè)小型嵌入式系統組成的。

　　背景近些年來(lái)，隨著(zhù)以計算機技術(shù)，通訊技術(shù)為主的信息技術(shù)的快速發(fā)展和Internet 的廣泛應用，傳統的控制學(xué)科正在發(fā)生變革，出現了許多新的生長(cháng)點(diǎn)。伴隨而來(lái)的一個(gè)現象是控制專(zhuān)業(yè)的相當多的學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入了計算機，通訊行業(yè)，以致有人說(shuō)學(xué)控制沒(méi)有用，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)可以取消了。這些情況的出現使我們控制教育工作者反復思考，傳統的控制應如何拓寬它的領(lǐng)域?控制專(zhuān)業(yè)應該教什么才使學(xué)生感到有用?

　　發(fā)展歷史第一階段：早期的嵌入式系統設計方法，通常是采用“硬件優(yōu)先”原則。即在只粗略估計軟件任務(wù)需求的情況下，首先進(jìn)行硬件設計與實(shí)現。然后，在此硬件平臺之上，再進(jìn)行軟件設計。因而很難達到充分利用硬件軟件資源，取得最佳性能的效果。同時(shí)，一旦在測試時(shí)發(fā)現問(wèn)題，需要對設計進(jìn)行修改時(shí)，整個(gè)設計流程將重新進(jìn)行，對成本和設計周期的影響很大。這種傳統的設計方法只能改善硬件/軟件各自的性能，在有限的設計空間不可能對系統做出較好的性能綜合優(yōu)化，在很大程度上依賴(lài)于設計者的經(jīng)驗和反復實(shí)驗。第二階段：90年代以來(lái)隨著(zhù)電子系統功能的日益強大和微型化，系統設計所涉及的問(wèn)題越來(lái)越多，難度也越來(lái)越大。同時(shí)硬件和軟件也不再是截然分開(kāi)的兩個(gè)概念，而是緊密結合、相互影響的。因而出現了軟硬件協(xié)同(codesign)設計方法，即使用統一的方法和工具對軟硬件，協(xié)同設計軟硬件體系結構，以最大限度地挖掘系統軟硬件能力，避免由于獨立設計軟硬件體系結構而帶來(lái)的種種弊病，得到高性能低代價(jià)的優(yōu)化設計方案。