《電子技術(shù)應(yīng)用》
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嵌入式系統(tǒng)是嵌入式軟件與IC發(fā)展基礎(chǔ)
摘要: 當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展主要依托于軟件和集成電路行業(yè)的技術(shù)發(fā)展;同時(shí),,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展又成為軟件和集成電路行業(yè)的主要市場(chǎng),。
Abstract:
Key words :

  嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物,。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散,、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。

  在社會(huì)日益信息化的今天,,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)全面滲透到日常生活中,。各種應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)的電子產(chǎn)品隨處可見,如人們平常用的手機(jī),、攝像機(jī),、醫(yī)療儀器、汽車,,乃至工業(yè)控制,、航天、航空等設(shè)備都要用到嵌入式系統(tǒng),。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,,每個(gè)家庭平均擁有255個(gè)嵌入式系統(tǒng),如每輛汽車平均裝有35個(gè)嵌入式系統(tǒng),。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用正廣泛進(jìn)入到工業(yè),、軍事、通信,、運(yùn)輸,、金融、醫(yī)療,、氣象,、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域。

  作為兩大類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之一的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,即嵌入式系統(tǒng),,在應(yīng)用數(shù)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。全世界微處理器產(chǎn)量的95%都用于嵌入式系統(tǒng),,是用于通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的近10倍,。而且,每100億美元微處理器芯片的應(yīng)用,會(huì)產(chǎn)生2000億美元的嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)值,,帶來1萬億美元的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品的效益,。

  嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的主要對(duì)象是需要數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的裝備和產(chǎn)品,,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用不僅會(huì)改善人們的生活,,也將會(huì)改變傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營和服務(wù)方式,,促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的信息化與工業(yè)化的融合,,可為企業(yè)取得豐厚的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

  目前,,我國對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)值還沒有專項(xiàng)統(tǒng)計(jì),,但從已有的軟件產(chǎn)值的統(tǒng)計(jì)看到:2007年我國軟件產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)收入5834.3億元,其中:軟件技術(shù)服務(wù)收入1373.8億元,,占軟件產(chǎn)業(yè)收入的23%,,是5年前的6.7倍;嵌入式軟件收入1416.2億元,,所占比重為24.3%,,是5年前的4.3倍;軟件產(chǎn)品收入1782.8億元,,所占比重為30.5%,與5年前基本持平,;系統(tǒng)集成收入 1067.7億元,,所占比重為18.3%,比5年前下降了2.9個(gè)百分點(diǎn),。在歷年國家宣布的軟件百強(qiáng)企業(yè)中,,位居前10名的企業(yè)大多都是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用企業(yè)。

  嵌入式系統(tǒng)是專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

  嵌入式系統(tǒng)無論應(yīng)用在何處,,其基本功能都是一樣的,,即通過運(yùn)行不同的嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用目的。雖然嵌入式系統(tǒng)在外部形狀,、應(yīng)用對(duì)象,、工作環(huán)境等方面與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有很大區(qū)別,但是系統(tǒng)的基本組成,、運(yùn)行方式等都是一樣的,。

  通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成,嵌入式系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成,。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件由運(yùn)算器,、控制器、存儲(chǔ)器、接口,、總線,、電源等組成,嵌入式系統(tǒng)的硬件也是由同樣功能的部件組成,。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有鍵盤,、顯示器、鼠標(biāo),、外部存儲(chǔ)器,、打印機(jī)、掃描儀等外部設(shè)備,,嵌入式系統(tǒng)除需要時(shí)可連接使用通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幾乎所有外部設(shè)備外,,還有本系統(tǒng)常用的傳感器、繼電器,、干簧管,、光電管、限位開關(guān),、電機(jī)等用于數(shù)據(jù)定位,、采集、轉(zhuǎn)換,、傳輸,、驅(qū)動(dòng)等功能的外部設(shè)備。

  從軟件分類上看:通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件由系統(tǒng)軟件,、支撐軟件和應(yīng)用軟件組成,,嵌入式系統(tǒng)的軟件也是由系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件這三部分軟件組成,。從運(yùn)行方式上看:通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可獨(dú)立工作,,也可通過聯(lián)網(wǎng)集中或分布式運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)同樣可獨(dú)立工作,,也可通過聯(lián)網(wǎng)集中或分布式運(yùn)行,。因此,嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。

  但是,,嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在外部形狀、應(yīng)用對(duì)象,、工作環(huán)境,、技術(shù)指標(biāo)等方面有許多不同。嵌入式系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有三:一是無處不在,,無處不有,;二是軟硬兼施,,相互融合,根據(jù)應(yīng)用和設(shè)計(jì)需要,,軟件可硬化,,硬件也可軟化;三是量體裁衣,,為每個(gè)應(yīng)用單獨(dú)制造,,軟件和硬件都要求冗余最少。

  當(dāng)前,,嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正向兩個(gè)不可兼容的技術(shù)方向發(fā)展,。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展方向是爭(zhēng)取不斷地提高速度和存儲(chǔ)容量,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向是超小型,、超低價(jià)位,、高可靠性和易耦合。

  通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如被確定為某項(xiàng)工作專門服務(wù)時(shí),,也可稱為專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),;如:財(cái)務(wù)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人事管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等,。這些通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去掉專項(xiàng)服務(wù)的任務(wù),,更換軟件后,甚至不需更換軟件也可專門或同時(shí)為其他工作服務(wù),。嵌入式系統(tǒng)則不同,,它的硬件和軟件都是為特定的應(yīng)用對(duì)象“量身定做”,僅為定做的應(yīng)用對(duì)象工作,,是真正意義上的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。

  嵌入式系統(tǒng)是走下桌面、走出機(jī)房,,嵌入到應(yīng)用設(shè)備中運(yùn)行的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此不稱嵌入式系統(tǒng)為專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),,是要與那些通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的某種專用系統(tǒng)相區(qū)別的,。

  解放思想發(fā)展嵌入式系統(tǒng)

  通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),、輔助制造,、科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)等,,實(shí)現(xiàn)了智力替代平臺(tái),。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智力平臺(tái)的模式,推動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的智力嵌入,,使現(xiàn)代計(jì)算機(jī)形成了兩個(gè)領(lǐng)域:一個(gè)是通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域,,另一個(gè)是嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中,智力嵌入是將嵌入式系統(tǒng)嵌入到對(duì)象體系中,,提供了智力嵌入模式,。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智力平臺(tái)的模式和嵌入式系統(tǒng)的智力嵌入模式,是計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命的兩個(gè)模式,。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用幫助人類認(rèn)識(shí)世界,,嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用幫助人類改造世界。

  嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命中近期開始熱門的領(lǐng)域,。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù),、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集,、資金密集,、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng),。隨著后PC時(shí)代來臨,,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜化、應(yīng)用多樣化,、硬件集約化,、軟件平臺(tái)化等特點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,,正在繼續(xù)將計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命引向深入,。

  我國軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)得到國務(wù)院18號(hào)文件和相關(guān)優(yōu)惠政策的近10年扶持,取得了長(zhǎng)足發(fā)展,,但在關(guān)鍵的技術(shù)和工藝上沒有太多突破,,缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),與先進(jìn)國家同行業(yè)的水平差距還沒有明顯縮小,。這些問題與軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展快,、不易趕上,高端的技術(shù)難度高,、不易攻克有關(guān),,也與產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境和國家扶持政策有關(guān)。

  解放思想,,要對(duì)以往支持的國家有關(guān)優(yōu)惠政策進(jìn)行客觀有效性分析,。分析的焦點(diǎn)包括:是繼續(xù)采用退稅扶持,還是按服務(wù)行業(yè)收稅,;是繼續(xù)扶持全產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,還是重點(diǎn)扶持關(guān)鍵技術(shù)和工藝發(fā)展;是鼓勵(lì)企業(yè)間百舸爭(zhēng)流,,都去爭(zhēng)大,,還是引導(dǎo)企業(yè)間資源整合,,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),通過兼并或加盟等方式把少數(shù)企業(yè)做大,;是繼續(xù)全力以赴扶持軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,還是兼顧這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)的上、下游產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和發(fā)展等,。

  嵌入式系統(tǒng)是嵌入式軟件和集成電路發(fā)展的根本

  時(shí)至今日,,在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命中,通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟,、硬件技術(shù)已進(jìn)入壟斷階段,。在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中PC機(jī)占90%,PC機(jī)的80%采用英特爾的8x86體系結(jié)構(gòu),,所用芯片基本上都出自英特爾,、AMD、Cyrix等幾家集成電路公司,。PC機(jī)必備的操作系統(tǒng)和文字處理器方面,,微軟的Windows及Word系統(tǒng)占80%-90%。此外,,憑借操作系統(tǒng)還可以搭配其他應(yīng)用程序,。

  嵌入式系統(tǒng)則不同,它是一個(gè)分散的應(yīng)用產(chǎn)業(yè),,充滿了競(jìng)爭(zhēng),、機(jī)遇與創(chuàng)新,沒有哪一個(gè)系列的處理器,、操作系統(tǒng)或少數(shù)公司,、少數(shù)產(chǎn)品就能夠壟斷嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的全部市場(chǎng)。因此,,嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù),,必然是高度分散的,留給各個(gè)行業(yè)的中小規(guī)模高技術(shù)公司很大的創(chuàng)新余地,,帶來了獲取自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的很多機(jī)遇,。另外,社會(huì)上的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是在不斷向前發(fā)展的,,用戶需求在不斷細(xì)化,嵌入式系統(tǒng)也需同步發(fā)展,,這也構(gòu)成了推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力,。

  在嵌入式系統(tǒng)中,硬件是支撐,,軟件是靈魂,。每個(gè)嵌入式系統(tǒng)都需要嵌入式軟件來提供滿足應(yīng)用需求的靈活多樣的特制功能,。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用廣泛,決定了嵌入式軟件在系統(tǒng)中占據(jù)重要地位,,嵌入式軟件是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要基礎(chǔ),。此外,專用集成電路是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的另一個(gè)重要基礎(chǔ),。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)就是以應(yīng)用為中心的“集成電路”設(shè)計(jì)技術(shù)和面向應(yīng)用的軟件產(chǎn)品開發(fā)技術(shù),。

  當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展主要依托于軟件和集成電路行業(yè)的技術(shù)發(fā)展;同時(shí),,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展又成為軟件和集成電路行業(yè)的主要市場(chǎng),。嵌入式軟件只有通過嵌入式系統(tǒng)的硬件才可進(jìn)入各行各業(yè)的數(shù)字化、智能化,、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)產(chǎn)品中,;企業(yè)只有生產(chǎn)有嵌入式系統(tǒng)的批量產(chǎn)品,并且穩(wěn)定后才可能去進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì),。沒有嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,,嵌入式軟件將成為無本之木,集成電路行業(yè)將成為無米之炊,。沒有嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,,在嵌入式軟件與集成電路行業(yè)之間存在斷層,用巨資引進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)備將會(huì)閑置或大材小用,。

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