软考_嵌入式系统设计师教程2010年版

嵌入式系统是一种应用范围非常广泛的系统。可以说除了桌面计算机和服务器外所有 计算设备都属千嵌入式系统，例如从便携式音乐播放器到航天飞机上的实时系统控制都属 千嵌入式系统。 大多数商用的嵌入式系统都设计成专用任务的低成本的产品。大多数的嵌入式系统都 具有实时性的要求。有些功能需要非常快的主频，但其他大多数功能并不需要高速的处理 能力。这些系统通过特定的器件和软件来满足实时性的要求。 简单地通过速度和成本来定义嵌入式系统是困难的，但对千大批量的产品而言，成本 常常对系统设计起决定作用。通常，一个嵌入式系统的很多部分相对系统主要功能来说需 要较低的性能，因此嵌入式系统和通用PC 相比，能够使用一个满足辅助功能的合适的 CPU, 从而简化了系统设计，降低了成本。例如，数字电视的机顶盒需要处理每秒以百万 兆位计的连续数据，但这些数据处理大部分是由定制的硬件来实现的，如解析、管理和编 解码多个频道的数字影像。 对千大批量生产的嵌入式系统，如便携式音乐播放器或手机等，降低成本就成为最主 要的问题。这些系统通常只具有几个芯片：一个高度集成的CPU, 一个定制的芯片用千控 制其他所有的功能，还有一个存储芯片。在这种设计中，每部分都设计成使用最小的系统 功耗。 对千小批量的嵌入式应用，为了降低开发成本，常常使用PC 体系结构，通过限制程 序的执行时间或用一个实时操作系统来替换原先的操作系统。在这种情况下，可以使用一 个或多个高性能的CPU 来替换特殊用途的硬件。 嵌入式系统的软件通常运行在有限的硬件资源上：没有硬盘、操作系统、键盘或屏幕。 软件一般都没有文件系统，如果有的话，也会采用Flash 驱动器。如果有人机交互接口的 话，也是一个小键盘或液晶显示器。硬件是计算机的物理部分，和存储在硬件中的计算机 www.TopSage.com www.TopSage.com 2 嵌入式系统设计师教程 软件程序和数据区分开来。 嵌入到机械中的嵌入式系统需要长期无故障连续运行， 因此它的软件需要比PC 中的 软件更加仔细地开发和更加严格地测试。 那么，到底什么是嵌入式系统呢？ 根据IEEE (国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅 助设备、机器和车间运行的装贺＂（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants) 。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看 出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。 目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件 硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机 系统。 可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通 常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM 中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带 有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式 系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。