在嵌入式系统应用领域中强调可继承性和技术衔接性
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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。
2020年,中国的嵌入式计算机行业市场规模为6446亿元,2021年到2025年,中国的嵌入式系统市场规模CAGR将达21%。未来,随着我国现代化建设进程的不断加快,以及物联网时代到来,嵌入式技术将会在下游领域得到更为广泛的应用,未来市场规模也将会同比增加。
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。许多人搞了十多年的单片机应用,却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,堆砌了嵌入式系统的一些特点,往往不知所云;更有甚者,把嵌入式设备当作嵌入式系统,挖去了嵌入式系统的嵌入性本质。因此,有必要从现代计算机的发展历史,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的准确定义。
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,如果独立于应用自行发展,则会失去市场。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约,这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。 和通用计算机不同,嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用对处理器的选择面前更具有竞争力。嵌入式处理器要针对用户的具体需求,对芯片配置进行裁剪和添加才能达到理想的性能;但同时还受用户订货量的制约。因此不同的处理器面向的用户是不一样的,可能是一般用户,行业用户或单一用户。
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。嵌入式系统中的软件,一般都固化在只读存储器中,而不是以磁盘为载体,可随意更换,所以嵌入式系统的应用软件生命周期也和嵌入式产品一样长。另外,各个行业的应用系统和产品,和通用计算机软件不同,很少发生突然性跳跃,嵌入式系统中的软件也因此更强调可继承性和技术衔接性,发展比较稳定。
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,应该把它们统一成嵌入式系统。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,含义为其应用的底层性以及与对象系统的紧耦合。
嵌入式系统工业是专用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑,实现“普遍化计算”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片”,将为我们提供无限的创造空间。总之“嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来。中国应当注意发展智力密集型产业。