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嵌入式系统一般指非pc系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于pc中bios的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上pda、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。
嵌入式系统的硬件部分，包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和i/o端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用eprom、eeprom或闪存(flashmemory)作为存储介质。软件部分包括操作系统软件(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
二嵌入式处理器
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备4个特点：(1)对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；(2)具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；(3)可扩展的处理器结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器；(4)嵌入式微处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为mw甚至μw级。
三嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等Browser。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
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随着计算机技术和产品在各行业的广泛渗透，以应用为中心的分类方法变得更为切合实际，也就是说，可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。 嵌入式系简介 嵌入式系统是以应用为中心，计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。在嵌入式系统中，操作系统和应用软件集成于计算机硬件系统之中，即系统的应用软件与系统的硬件一体化。它具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务处理的情况。 现在每年有超过30亿的嵌入式CPU被消耗。现在已经有很多研究和工具开发都集中于高端的桌面系统和军事/航天嵌入式计算机。嵌入式系统及其多样性的应用，使其很难进行通用化设计，但不管怎样，嵌入系统的软硬件设计已引起了许多人的关注。表1 四个实际系统 信号处理 紧急任务处理 分布式处理 消费类电子系统计算速度 1gflops 10～100mips 1～10mips 0.1mips-i/o传输速率 1gb/s 10mb/s 100kb/s 1kb/s销售量 10～500 100～1000 100～10000 1000000 开发成本 $20m～$100m $10m～$50m $1m～$10m $100k～$1m生存周期 15～30年 20～30年 25～30年 10～15年环境 震动、热 光、热、震动 灰尘、火 过压、热、震动成本敏感度 $1000 $100 $10 $0.05其他限制 尺寸、重量、电源 尺寸、重量 尺寸 尺寸、重量、电源安全性 冗余 机械安全性维护 经常 出错时 定期 从不本文通过比较嵌入式计算机设计与传统桌面计算机的不同之处，指出在设计系统时所遇到的一些常见问题，并通过一个设计实例来看看如何解决这类问题。 嵌入式计算机系统设计需求 嵌入式系与桌面计算机应用有着本质上的区别。系本身的成本、生存周期、实时性、可靠性等要求都可能使传统计算机设计方法和工具无法运用到嵌入式系统。嵌入式系统在很多情况下需要考虑的是为其产品性能、生命周期和商业驱动做优化，而不是努力提高?渥畲蠹扑阃掏铝俊? 为了更清楚地讨论问题，我们先看看四个实际的系统（见表1）。其中的前两者可代表军事、航天嵌入式系统 (事实上这类系统越来越多地被用于商业应用中)。 上述四个系统分别代表具有不同特点的嵌入式系统，如何找到它们的共同之处将是我们设计嵌入式系统的突破点。 通用计算机系统的设计方法和工具在很大程度上只关心最初的数字系统本身，但是这种方法对于完成一个有市场适应能力的嵌入式系统来说是不够的。因为在很多情况下产品的成功与否不在于一个复杂的系统是否可运行，而在于是否有性能价格比上的优势。传统桌面计算机的设计总是集中于提供最大的计算速度。而在嵌入式系统中，外部接口、控制和算法等可能更重要，CPU仅仅是实现这些功能的手段，嵌入式系统有着多样性的需求。 嵌入式计算机系统计不同于桌面计算机系统设的一个方面在于：嵌入式系统非常受限于功能和具体的应用环境，如对外部事件必须保证在规定时间内进行响应，有体积、重量的限制，功率预算、散热必须符合环境要求，需要令人满意的安全性、可靠性，系统本身的成本需求等。下面是嵌入式系统设计时需要重点考虑的因素，见图1所示。 实时响应操作 实时系统操作不仅要得到正确的结果，而且对结果的时延有着明确的限制，有时需要计算最坏情况下的性能。在复杂系统中估计最差情况比较困难，所以经常导致过于悲观的估计。“信号处理系统”、“紧急任务处理系统”就是典型的实时性要求很强的系统。 事件本身可能是周期性的，或非周期性的。周期性的事件要保证系统有足够性能来响应，而对于非周期事件，我们必须估计最大事件到达率来应付最坏情况。 」兰 最坏情况来设计对硬件的性能参数要求是设计实时性要求高的嵌入式系统的难点。 体积和重量 有些嵌入式系统是安装在飞机或一些手提式便携设备上，重量和体积可能是很重要的考虑因素。 安全性和可靠性 系统会面临着出错的可能。严重的人为操作失误、设备的受损都将导致嵌入式计算机系统出错。我们可以通过双机冗余备份或分布式交互协议来保证某设备出错后整个系统继续工作，其挑战是最小冗余的低成本系统的可靠性。 复杂的应用环境 很多嵌入式系统工作环境是不可控的，特别是热、振动、冲击、光、电源抖动、水腐蚀、火等。 产品生产成本的敏感度 虽然对嵌入式计算机系统有着迫切的需求，成本仍然是极其重要的考虑因素。无论系统大小，大家对成本都同样关心，但是他们对变化的反应却有极大的分别。可能一个较复杂大系统，价格敏感度在$1K(即为了产品更优秀而不惜多花几百元)，而一个微型系统可能对$1的成本会做出不同的决策，因为它可能占整个设备成本相当大的百分比。如何在产品的鲁棒性和成本优化中取得平衡是产品成功与否的关键。
