【E問E答】到底什么是嵌入式系統(tǒng)？

　　嵌入式系統(tǒng)它是指用于執(zhí)行獨立功能的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它其中包括了微處理器、定時器、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(tǒng)、控制應(yīng)用軟件組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)它是以應(yīng)用為中心的，它是以微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的，也重要的強(qiáng)調(diào)了硬件與軟件的協(xié)同性與整合性，軟件與硬件可剪裁，以此滿足系統(tǒng)對功能、成本、體積和功耗等要求。最簡單的嵌入式系統(tǒng)僅有執(zhí)行單一功能的控制能力，比如說單片機(jī)的應(yīng)用，在唯一的ROM 中僅有實現(xiàn)單一功能控制程序，無微型操作系統(tǒng)。復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，例如個人數(shù)字助理(PDA)、手持電腦(HPC)等，具有與PC幾乎一樣的功能。實質(zhì)上與PC的區(qū)別僅僅是將微型操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件嵌入在ROM、RAM 和/或FLASH存儲器中，而不是存貯于磁盤等載體中。很多復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)又是由若干個小型嵌入式系統(tǒng)組成的。

　　背景近些年來，隨著以計算機(jī)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(yīng)用，傳統(tǒng)的控制學(xué)科正在發(fā)生變革，出現(xiàn)了許多新的生長點。伴隨而來的一個現(xiàn)象是控制專業(yè)的相當(dāng)多的學(xué)生在畢業(yè)后進(jìn)入了計算機(jī)，通訊行業(yè)，以致有人說學(xué)控制沒有用，自動化專業(yè)可以取消了。這些情況的出現(xiàn)使我們控制教育工作者反復(fù)思考，傳統(tǒng)的控制應(yīng)如何拓寬它的領(lǐng)域?控制專業(yè)應(yīng)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(tǒng)設(shè)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(shè)計與實現(xiàn)。然后，在此硬件平臺之上，再進(jìn)行軟件設(shè)計。因而很難達(dá)到充分利用硬件軟件資源，取得最佳性能的效果。同時，一旦在測試時發(fā)現(xiàn)問題，需要對設(shè)計進(jìn)行修改時，整個設(shè)計流程將重新進(jìn)行，對成本和設(shè)計周期的影響很大。這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法只能改善硬件/軟件各自的性能，在有限的設(shè)計空間不可能對系統(tǒng)做出較好的性能綜合優(yōu)化，在很大程度上依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和反復(fù)實驗。第二階段：90年代以來隨著電子系統(tǒng)功能的日益強(qiáng)大和微型化，系統(tǒng)設(shè)計所涉及的問題越來越多，難度也越來越大。同時硬件和軟件也不再是截然分開的兩個概念，而是緊密結(jié)合、相互影響的。因而出現(xiàn)了軟硬件協(xié)同(codesign)設(shè)計方法，即使用統(tǒng)一的方法和工具對軟硬件，協(xié)同設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu)，以最大限度地挖掘系統(tǒng)軟硬件能力，避免由于獨立設(shè)計軟硬件體系結(jié)構(gòu)而帶來的種種弊病，得到高性能低代價的優(yōu)化設(shè)計方案。