嵌入式系統(tǒng)定義和發(fā)展歷史
目前,在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中,不少人對(duì)什么是嵌入式系統(tǒng)不甚了解。有些人搞了十多年的單片機(jī)應(yīng)用,不知道單片機(jī)就是一個(gè)最典型的嵌入式系統(tǒng);也有些人在解釋什么是嵌入式系統(tǒng)時(shí),不是從定義出發(fā),而是列舉了嵌入式系統(tǒng)的一些特點(diǎn),往往不知所云。因此,有必要從現(xiàn)代計(jì)算的發(fā)展歷史,了解嵌入式系統(tǒng)的由來,從學(xué)科建設(shè)的角度來探討嵌入式系統(tǒng)較為準(zhǔn)確的定義。
1 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展史
(1)始于微型機(jī)時(shí)代的嵌入式應(yīng)用
電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生于1946年,在其后漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中,計(jì)算機(jī)始終是供養(yǎng)在特殊的機(jī)房中,實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代,微處理器的出現(xiàn),計(jì)算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)以其小型、價(jià)廉、高可靠性特點(diǎn),迅速走出機(jī)房;基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī),表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣,要求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中,實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。例如,將微型計(jì)算機(jī)經(jīng)電氣加固、機(jī)械加固,并配置各種外圍接口電路,安裝到大型艦船中構(gòu)成自動(dòng)駕駛儀或輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這樣一來,計(jì)算機(jī)便失去了原來的形態(tài)與通用的計(jì)算機(jī)功能。為了區(qū)別于原有的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),把嵌入到對(duì)象體系中,實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī),稱作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此,嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機(jī)時(shí)代,嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質(zhì)是將一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中去,這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。
(2)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支
由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要嵌入到對(duì)象體系中,實(shí)現(xiàn)的是對(duì)象的智能化控制,因此,它有著與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。
通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計(jì)算;技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,存儲(chǔ)容量的無限擴(kuò)大。 而嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對(duì)象的智能化控制能力;技術(shù)發(fā)展方向是與對(duì)象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。
早期,人們勉為其難地將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改裝,在大型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。然而,對(duì)于眾多的對(duì)象系統(tǒng)(如家用電器、儀器儀表、工控單元……),無法嵌入通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),況且嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同,因此,必須獨(dú)立地發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這就形成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支。
如果說微型機(jī)的出現(xiàn),使計(jì)算機(jī)進(jìn)入到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展階段,那么嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的誕生,則標(biāo)志了計(jì)算機(jī)進(jìn)入了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時(shí)代,從而導(dǎo)致20世紀(jì)末,計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展時(shí)期。
(3) 兩大分支發(fā)展的里程碑事件
通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展,導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初,計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù),不必兼顧嵌入式應(yīng)用要求,通用微處理器迅速?gòu)?86、386、486到奔騰系列;操作系統(tǒng)則迅速擴(kuò)張計(jì)算機(jī)基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力
,使通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入到盡善盡美階段。
嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)則走上了一條完全不同的道路,這條獨(dú)立發(fā)展的道路就是單芯片化道路。它動(dòng)員了原有的傳統(tǒng)電子系統(tǒng)領(lǐng)域的廠家與專業(yè)人士,接過起源于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng),承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù),迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代。
因此,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于:它不僅形成了計(jì)算機(jī)發(fā)展的專業(yè)化分工,而且將發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的任務(wù)擴(kuò)展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域,使計(jì)算機(jī)成為進(jìn)入人類社會(huì)全面智能化時(shí)代的有力工具。
評(píng)論