嵌入式计算机系统与通用计算机系统相比有何特点

时间:2020-01-15 00:49:48点击量:194 作者:杨超月

嵌入式系统通常是面向特定应用的,嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有功耗低、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除不需要的多余功能,力争在更小的硅片面积上实现同样的性能,这样才能在具体应用中更具有竞争力。

嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储于磁盘等载体中。

嵌入式系统本身不具备自主开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套与通用计算机系统连接的开发工具和环境才能进行开发。信息时代、数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势。

嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持,以方便用户以最低的成本、最短的时间推出自己的产品。

目前很多厂商已经充分考虑到这一点,在主推系统的同时,将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7,Arm9芯片的同时还提供开发板和板级支持包(BSP),而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为开发工具,还有Vxworks的Tonado开发环境,DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然,这也是市场竞争的结果。

网络化、信息化的要求随着互联网技术的成熟、带宽的提高日益提高,使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构更加复杂。

这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能,为了满足应用功能的升级,设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位芯片或信号处理器DSP增强处理能力,同时增加功能接口,如USB,扩展总线类型,如CAN总线,加强对多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SOC,就是把所需功能都集中在一个芯片上)的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性,简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。

网络互联成为必然趋势。未来的嵌入式设备为了适应网络互联的要求,必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足,

而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口,除了支持TCP/IP协议,还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、RFID或IrDA通信接口中的一种或者几种,同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。软件方面,系统内核支持网络模块,以实现嵌入式设备随时随地以各种方式联入互联网。

精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本。未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备,为了减低功耗和成本,需要设计者尽量精简系统内核,只保留和系统功能紧密相关的软硬件,利用最低的资源实现最适当的功能,这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法,优化编译器性能。因此,既要软件人员有丰富的硬件知识,又需要发展先进嵌入式软件技术,如Java、Web和WAP等。

提供友好的多媒体人机界面嵌入式设备要能与用户亲密接触,最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图形界面、灵活的控制方式,使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面,语音交互、以及其他多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。