《嵌入式系统的定义与发展历史》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式系统的定义与发展历史（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 嵌入式系统的定义与发展历史 嵌入式系统的定义与发展历史嵌入式系统论文 嵌入式系统的定义与发展历史摘要：嵌入式系统诞生于微型机时代，经历了漫长的独立发展的 单片机道路。给嵌入式系统寻求科学的定义，必须了解嵌入式系统 的发展历史，按照历史性、本质性、普遍通用性来定义嵌入式系统， 并把定义与特点相区分。由于嵌入式系统应用中，对象系统的广泛 性与单片机的独主发展道路，使嵌入式系统应用在客观上存在两种 模式，从学科建设上，可统一成嵌入式系统应用的高低端。 关键词：嵌入式系统发展史 嵌入式系统定义 应用模式 高低端 应用目前，在嵌入式系统应用领域中，不少人对什么是嵌入式系 统不甚了解。有些人搞了十多年的
2、单片机应用，不知道单片机就是 一个最典型的嵌入式系统；也有些人在解释什么是嵌入式系统时， 不是从定义出发，而是列举了嵌入式系统的一些特点，往往不知所 云。因此，有必要从现代计算的发展历史，了解嵌入式系统的由来， 从学科建设的角度来探讨嵌入式系统较为准确的定义。1 现代计算机的技术发展史(1)始于微型机时代的嵌入式应用电子数字计算机诞生于 1946 年，在其后漫长的历史进程中， 计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。 直到 20 世纪 70 年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的 变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性 特点，迅速走出机房；基于高速
3、数值解算能力的微型机，表现出的 智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个 对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经 电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船 中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去 了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机， 称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌 入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去， 这些是理解嵌入式系统的基本出发点。(2)现代计算机技术的两大分支由于嵌入式计算机系统要嵌入
4、到对象体系中，实现的是对象 的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要 求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术 发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 而嵌入式 计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向 是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型 设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、 仪器仪表、工控单元），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入 式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独 立地发展通用计算机系统与嵌入式
5、计算机系统，这就形成了现代计 算机技术发展的两大分支。如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段， 那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机 系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致 20 世纪 末，计算机的高速发展时期。(3) 两大分支发展的里程碑事件通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导 致 20 世纪末、21 世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领 域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式 应用要求，通用微处理器迅速从 286、386、486 到奔腾系列；操作 系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，
6、使通用 计算机系统进入到尽善尽美阶段。嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立 发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起 发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展 到智能化的现代电子系统时代。因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于： 它不仅形成了计算机发展的专业化分工，而且将发展计算机技术的 任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会全面 智能化时代的有力工具。2 嵌入式系统的定义与特点如果我们了解了嵌入式（计算机）系统的由来与发展，对嵌 入式系统就不会产生过多的误
7、解，而能历史地、本质地、普遍适用 地定义嵌入式系统。(1) 嵌入式系统的定义按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为： “嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计 算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系 统所嵌入的宿主系统。(2) 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的特点与定义不同，它是由定义中的三个基本要 素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。与“嵌入性”的相关特点：由于是嵌入到对象系统中，必须满 足对象系统的环境要求，如MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术 发展方向是：不断扩展满足嵌入式
8、应用时，对象系统要求的各种外 围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领 域都与对象系统相关，因此，发展 MCU 的重任不可避免地落在电 气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel 逐渐淡出 MCU 的发展 也有其客观因素。在发展 MCU 方面，最著名的厂家当数 Philips 公 司。Philips 公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将 MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式 系统发展道路时，不要忘记 Intel 和 Philips 的历史功绩。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向 MCU 阶段发展的 重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最
9、大化解决；因此，专用 单片机的发展自然形成了 SoC 化趋势。随着微电子技术、IC 设计、 EDA 工具的发展，基于 SoC 的单片机应用系统设计会有较大的发展。 因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸 到单片应用系统。4 嵌入式系统的两种应用模式嵌入式系统的嵌入式应用特点，决定了它的多学科交叉特点。 作为计算机的内含，要求计算机领域人员介入其体系结构、软件技 术、工程应用方面的研究。然而，了解对象系统的控制要求，实现 系统控制模式必须具备对象领域的专业知识。因此，从嵌入式系统 发展的历史过程，以及嵌入式应用的多样性中，可以了解到客观上 形成的两种应用模式。(1) 客观存在
10、的两种应用模式嵌入式计算机系统起源于微型机时代，但很快就进入到独立 发展的单片机时代。在单片机时代，嵌入式系统以器件形态迅速进 入到传统电子技术领域中，以电子技术应用工程师为主体，实现传 统电子系统的智能化，而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应 用领域。因此，电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用 模式，从事单片机的应用开发。这种应用模式最重要的特点是：软、 硬件的底层性和随意性；对象系统专业技术的密切相关性；缺少计 算机工程设计方法。虽然在单片机时代，计算机专业淡出了嵌入式系统领域，但 随着后 PC 时代的到来，、通信技术得以发展；同时，嵌入式系统 软、硬件技术有了很大的提升，为计算
11、机专业人士介入嵌入式系统 应用开辟了广阔天地。计算机专业人士的介入，形成的计算机应用 模式带有明显的计算机的工程应用特点，即基于嵌入式系统软、硬 件平台，以、通信为主的非嵌入式底层应用。(2)两种应用模式的并存与互补由于嵌入式系统最大、最广、最底层的应用是传统电子技术 领域的智能化改造，因此，以通晓对象专业的电子技术队伍为主， 用最少的嵌入式系统软、硬件开销，以 8 位机为主，带有浓重的电 子系统设计色彩的电子系统应用模式会长期存在下去。另外，计算 机专业人士会愈来愈多地介入嵌入式系统应用，但囿于对象专业知 识的隔阂，其应用领域会集中在、通信、多媒体、商务电子等方面， 不可能替代原来电子工程师
12、在控制、仪器仪表、机械电子等方面的 嵌入式应用。因此，客观存在的两种应用模式会长期并存下去，在 不同的领域中相互补充。电子系统设计模式应从计算机应用设计模 式中，学习计算机工程方法和嵌入式系统软件技术；计算机应用设 计模式应从电子系统设计模式中，了解嵌入式系统应用的电路系统 特性、基本的外围电路设计方法和对象系统的基本要求等。(3) 嵌入式系统应用的高低端由于嵌入式系统有过很长的一段单片机的独立发展道路，大 多是基于 8 位单片机，实现最底层的嵌入式系统应用，带有明显的 电子系统设计模式特点。大多数从事单片机应用开发人员，都是对 象系统领域中的电子系统工程师，加之单片机的出现，立即脱离了 计算
13、机专业领域，以“智能化”器件身份进入电子系统领域，没有带 入“嵌入式系统”概念。因此，不少从事单片机应用的人，不了解单 片机与嵌入式系统的关系，在谈到“嵌入式系统”领域时，往往理解 成计算机专业领域的，基于 32 位嵌入式处理器，从事、通信、多媒 体等的应用。这样，“单片机”与“嵌入式系统”形成了嵌入式系统中 常见的两个独立的名词。但由于“单片机”是典型的、独立发展起来 的嵌入式系统，从学科建设的角度出发，应该把它统一成“嵌入式系 统”。考虑到原来单片机的电子系统底层应用特点，可以把嵌入式系 统应用分成高端与低端，把原来的单片机应用理解成嵌入式系统的 低端应用，含义为它的底层性以及与对象系统的紧耦合。
