我们身边的嵌入式计算机

作者：艾讯科技（深圳）有限公司 许召

欢迎访问e展厅 展厅 4 电脑/软件/周边产品展厅 瘦客户机, 机架服务器, 塔式服务器, 刀片服务器, 商用电脑, ... 1953年，IBM制造了自己的第一台计算机701。1972年，Intel推出了8008微机算机。2005年大多数office一族身边都会有一台电脑，很多人身上还要多加一个背包来装上他们的notebook。 IBM在1999年创造了一个名词——“普适计算” (又叫“普及计算”，Pervasive Computing)。“普适计算”指的就是，“无论何时何地，只要您需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看，人类已经由网络计算逐步延伸到了普适计算。信息时代里我们身边的计算机已经不单是这些方方正正的样子，它们已经深入到我们生活的任何领域。看看我们身边的计算机，家里的智能冰箱、洗衣机、空调、消毒柜、机顶盒；汽车上的多媒体影音播放系统、自动控制系统；路上的红绿灯控制、电子警察、自动贩卖机。银行的ATM机、排队系统；军事上使用的导弹制导、自动侦测等等。以上的这些应用，由于空间、内容、形态上的需求，计算机已改变了自己传统的样子，在工业领域他们有一个属于自己的名字——嵌入式系统。 嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等四部分组成，是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”；用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统应具有的特点是：要求高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时处理能力，这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。 嵌入式微处理器采用“增强型”通用微处理器。由于嵌入式系统通常应用于环境比较恶劣的环境中，因而嵌入式微处理器在工作温度、电磁兼容性以及可靠性方面的要求较通用的标准微处理器高。但是，嵌入式微处理器在功能方面与标准的微处理器基本上是一样的。根据实际嵌入式应用要求，将嵌入式微处理器装配在专门设计的主板上，只保留和嵌入式应用有关的主板功能，这样可以大幅度减小系统的体积和功耗。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器组成的系统具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，但在其电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。由嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路主板上构成一个通常所说的单板机系统。嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。 工业控制嵌入式系统一般采用X86架构，功能齐全，集成各种I/O总线。处理速度及显示效能较传统嵌入式微处理器有较大提升。适合应用于金融终端机，程控交换机等需要频繁处理数据的应用。市面上比较流行的处理器主要有Intel mobil Pentium系列、VIA Eden /C3系列、Nation Geode 系列、Transmeta Crusoe系列等。 嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序 。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。一般情况下，传统微处理器嵌入式操作系统可以分为两类，一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统，这类产品包括个人数字助理(PDA)、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。 现在比较流行的嵌入式操作系统有Microsoft WinCE.net / Embedded WinXP . Embedded Linux。Windows CE .Net是一个功能强大的实时嵌入式操作系统，也是微软第一个能够全面支持中文的Windows CE操作系统，适用于快速构建新一代内存少体积小的智能设备，例如手持式设备、智能电话、机顶盒、零售点设备和显示器等。Windows CE .NET提供了对最新无线技术的支持，例如蓝牙技术和零配置的802.11，而且它还通过Microsoft Internet Explorer 5.5、Windows Media (TM) 8 和DirectX 8提供了全面的多媒体和Web浏览体验。Windows CE NET支持各种处理器产品家族，包括x86、Xscale、ARM、MIPS和SH系列，因此它允许开发人员为他们自己的项目选择最理想的硬件。 嵌入式Linux也正在并越来越多地受到人们的关注，嵌入式Linux与Linux一样，是开放源代码软件，Linux是硬件制造商首选支持的OS,一般硬件支持是从微处理器开始的，Linux是支持微处理器种类最多的OS，还有更多的I/O设备驱动程序。嵌入式Linux与厂家无关性也保证了这种硬件系统支持的平滑过渡，从一个厂家嵌入式Linux移植到另外一家也是很容易的、更早地获取新技术。 嵌入式系统的发展使普适计算的深度和广度不断扩大，为开发新型的应用和服务提供了近乎无限的可能性，各行各业都可能使用普适计算。(end)

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