嵌入式系統(tǒng)定義探討

　　隨著現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已深入到社會的各個領(lǐng)域，嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品已應(yīng)用到人們的日常生活的各個角落，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已成為目前人們研究的熱門之一。但是，什么是嵌入式系統(tǒng)？大家卻眾說不一，至今沒有統(tǒng)一的定論，為此我們有必要加以探討，使嵌入式系統(tǒng)沿著健康的道路發(fā)展。

1 什么是嵌入式系統(tǒng)

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

那么嵌入式系統(tǒng)真正的含義是什么？現(xiàn)在國內(nèi)流行的說法是：“嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。”[13]對于這個定義，我有兩點疑義：其一，說嵌入式系統(tǒng)“以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)”，我認為不全面，它忽略了微電子等技術(shù)作為嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)的重要作用;其二，把嵌入式系統(tǒng)定義為“專用計算機系統(tǒng)”，我認為不正確，它混淆了嵌入式系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)的區(qū)別。何立民老師說得好：“嵌入式系統(tǒng)不是專用計算機系統(tǒng)”［4］，嵌入式系統(tǒng)是一個智能化的控制系統(tǒng)。

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

2 嵌入式系統(tǒng)不是“專用計算機系統(tǒng)”

“專用計算機系統(tǒng)”這個名詞應(yīng)該和“通用計算機系統(tǒng)”這個名詞相對應(yīng)。從字義上看，不管是“專用”或者是“通用”，它們都沒有脫離計算機系統(tǒng)這個范疇，應(yīng)該說它們都歸屬計算機系統(tǒng)。既然是計算機系統(tǒng)，那它們的發(fā)展起源應(yīng)該是計算機。它們的體系結(jié)構(gòu)、功能特點，知識體系、技術(shù)要求應(yīng)該有相同之處。但是，事實上嵌入式系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)雖有聯(lián)系，可在以上提及的幾點上并沒有多少相同之處，又何談它是“專用計算機系統(tǒng)”。

2.1 發(fā)展并行獨立

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


圖1

嵌入式系統(tǒng)起源于半導(dǎo)體集成電路，該半導(dǎo)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(nèi)核，它有兩個功能，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(tǒng)屬控制功能，控制功能產(chǎn)生了微控制器，俗稱單片機，它促使了嵌入式系統(tǒng)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業(yè)人士研究興趣，他們將微機嵌入到對象體系內(nèi)，經(jīng)過電氣、機械加固，并配置各種外圍接口，從而實現(xiàn)了對對象體系的智能化控制。這樣此微機便失去了原來的形態(tài)和微型計算機功能，嵌入式計算機系統(tǒng)(簡稱嵌入式系統(tǒng))由此而得名。由于嵌入式系統(tǒng)要求嵌入到對象器件內(nèi)，體積要特小，功能要可靠，成本還要低，而計算機無法承擔起對對象系統(tǒng)的智能化控制任務(wù)，所以嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)意義上的單片機。它的特點是體積小、結(jié)構(gòu)簡單、便于開發(fā)以及價格經(jīng)濟。它可以說是目前嵌入式系統(tǒng)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芯片上，通常一個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。通過外部接口可以輸出或者輸入信號，控制相應(yīng)的設(shè)備，用戶可以把編寫好的代碼燒寫到單片機芯片內(nèi)部來控制外部設(shè)備。單片機常被用在智能儀器、工業(yè)測量、辦公自動化方面。如數(shù)字電表、公交IC刷卡系統(tǒng)、打印機等，內(nèi)部都有單片機存在。

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