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嵌入式系统综述之一 面向二十一世纪的嵌入式系统综述 北京诺浩数字基因研究所 中国单片机公共实验室(BOL) 吕京建 肖海桥 (　 摘要：本文根据应用领域，对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的 新定义，总结了嵌入式系统工业及其开发的特点，概括了嵌入式处理器的发展 及现状。实时多任务操作系统(RTOS)已成为嵌入式系统的热点，本文对RTOS及 其与嵌入式开发的关系进行了详细讨论，提出了当前中国嵌入式系统应用行业 面临的困惑和挑战以及建立嵌入式应用产业化的设想。 关键词：嵌入式软件工业，嵌入式系统，实时多任务操作系统(RTOS) 1 计算机工业的分类 以往我们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域，将其分为 大型计算机、中型机、小型机和微计算机，并以此来组织学科和产业分工，这 种分类沿袭了约40年。近10年来随着计算机技术的迅速发展，实际情况产生了 根本性的变化，例如70年代末定义的微计算机演变出来的个人计算机(PC)，如 今已经占据了全球计算机工业的90%市场，其处理速度也超过了当年大、中型计 算机的定义。随着计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透，以应用为中心的 分类方法变得更为切合实际，也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将 其分为嵌入式计算机和通用计算机。 通用计算机具有计算机的标准形态，通过装配不同的应用软件，以类同面目出 现并应用在社会的各个方面，其典型产品为PC；而嵌入式计算机则是以嵌入式 系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。 2 嵌入式系统(Embedded Systems) 嵌入式系统被定义为：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。 嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台通用计算机的外部 设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显 示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌 入式处理器控制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、 航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。 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和各个行业的具体应 用相结合后的产物，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。 今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元，1997年来自美国嵌入式 系统大会(Embedded System Conference)的报告指出，未来5年仅基于嵌入式计 算机系统的全数字电视产品，就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。 美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称，“福特出售的‘计算能力’已超过 了IBM”，由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。1998年11月在美国 加州圣*何塞举行的嵌入式系统大会上，基于RTOS的Embedded Internet成为一个 技术新热点。 美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士 98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一 文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。 3 嵌入式系统工业的特点和要求 (Embedded System Industry, ESI) 3.1 嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业 从某种意义上来说，通用计算机行业的技术是垄断的。占整个计算机行业90%的 PC产业，80%采用Intel的8x86体系结构，芯片基本上出自Intel，AMD，Cyrix等 几家公司。在几乎每台计算机必备的操作系统和文字处理器方面，Microsoft的 Windows及Word占80-90%，凭借操作系统还可以搭配其它应用程序。因此当代的 通用计算机工业的基础被认为是由Wintel(Microsoft和Intel 90年代初建立的 联盟)垄断的工业。 嵌入式系统则不同，它是一个分散的工业，充满了竞争、机遇与创新，没有哪 一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市场。即便在体系结构上存在着主 流，但各不相同的应用领域决定了不可能有少数公司、少数产品垄断全部市场。 因此嵌入式系统领域的产品和技术，必然是高度分散的，留给各个行业的中小 规模高技术公司的创新余地很大。另外，社会上的