如何为您的下一个应用程序选择嵌入式系统

本文重点阐述了部分工程师对嵌入式平台的一些常见误会和误解；在此基础上提出了正确的讨论框架；明确区分今天的嵌入式解决方案和 5 年或 10 年前那些方案的不同之处；认识到当前嵌入式技术发生的重要演进；告诉大家如何给自己的下一个应用程序选择嵌入式系统。

摘要

所周知，许多系统集成商和最终用户都会继续为某些类型的嵌入式应用程序选择标准 PC平台。尽管过去标准 PC 的确拥有一些胜过定制设计的嵌入式平台的优势，特别是对于那些以较低的费用而需要“类似 PC”的性能和能力的应用程序。嵌入式解决方案的前景发生了翻天覆地的变化，一切只为更好地服务于这些应用程序：

（1）嵌入式系统技术和设计的演进包括基于标准的界面和平台的扩展、配合 CPU 的快速发展、并且以图形性能弥补与 PC之间的差距。

（2）在嵌入式应用程序中开发典型的商用 PC，与之关联的隐性使用寿命管理费用并非始终为人所知。在这种充满挑战的全球经济环境中，系统集成商面对日益增长的压力，以降低成本、加快上市时间 （TTM），在实现利润最大化的同时降低风险。本文探索了商用 PC 平台在嵌入式应用程序中使用时的隐藏费用，以及今天的嵌入式平台，如 AMD 启用的那些，是您为自己的下一个高端嵌入式应用程序选择嵌入式系统提供的卓越之选。

简介

嵌入式是IDC预测的一个巨大市场，到 2015 年底全球收入将增长到 2 万6 千亿美元，并且 CAGR 将达到10%。大部分人没有认识到 PC 只占当前使用的所有计算设备的约2%。据 Artemis Embedded Computing Systems Initiativeii 估计，今天所有计算设备中的 98% 都是嵌入其他类型的电子设备，并且到 2020年，将有超过400 亿台的嵌入式设备。

当今嵌入式平台的误会和误解

至关重要的是通过澄清有关嵌入式平台的一些常见误会和误解以便提出正确讨论框架。要达到这样的目的，我们首先需要明确区分今天的嵌入式解决方案和 5 年或 10 年前那些方案的不同之处，并认识到当前嵌入式技术的重要演进。

误会 1：与相当一部分嵌入式系统相比，PC 始终拥有更高的性能（特别是在图形和视频密集的应用程序中）。

今天的主流 PC 处理子系统（CPU、图形和视频）具有高 MHz、多核、大缓存、快速广泛的系统总线。尽管目前大部分 PC 的确能在运行 PC 应用程序和基准方面击败嵌入式平台，但问题是您真正需要多少性能，以及您真正需要何种性能？并且在尺寸和功耗方面，您准备为性能水平支付怎样的价格？在今 天众多嵌入式应用程序向着更加交互、连接和多媒体丰富的使用情况（即“智能系统”）演进的同时，嵌入式 CPU 和 GPU 日益紧跟这些不断增长的性能需求。今天生产的许多设备具备多核、快速专用的 2D 和 3D 显卡以及支持多种高清视频流的硬件。这些设备的架构提供针对特定嵌入式应用程序的性能级别，并经过高度优化，提供胜过传统 PC 的每美元和每瓦特的卓越性能。[!--empirenews.page--]

操作系统还在系统性能中扮演重要的角色。今天的主流 PC 需要额外的马力和系统内存才能有效运行 Windows®或 Linux® 操作系统，以及并发执行一些苛刻的应用程序和后台任务。由于嵌入式系统通常拥有一组需要它们运行的预先定义的应用程序，所以硬件的总体性能要求通常低于一 台 PC，而不会影响用户体验。一个有限的应用程序组还允许嵌入式系统运行为其专门构造的操作系统，例如 Windows Embedded（及其所有衍生产品）和 Embedded Linux。尽管这些操作系统完全具有特征，它们也可用作组成软件包，能通过构建匹配嵌入式硬件，但这却意味着产生的“图像”只包含支持特定硬件配置和有 限应用程序组所需的模块、资源和驱动程序。嵌入式操作系统也“更单薄”，这意味着应用程序拥有更多的直接控制力以及对硬件的更快访问，可对总体系统性能做 出重大贡献。想象一下任何时候为 PC 安装一个新的设备驱动程序都会显著提高其运行一个特定应用程序的性能（特别是图形密集的应用程序）。这是软件的多个层驻留在应用程序之间以及典型 PC 中的硬件会影响性能和用户体验的一个范例。

误会 2：嵌入式系统缺乏确保兼容性、互操作性和可升级性的标准

自 1982 年 VMEbus Manufacturers Group 成立（2005 年更名为 VITA）以来，VITA 一直是嵌入式系统市场的开放系统架构冠军。随后是 PC/104 Embedded Consortium（1992）、PCI Industrial ComputerManufacturers Group（PICMG）（1994）、Khronos Group（2000）、Embedded Linux Consortium（2000），以及更多最近的实体，例如 Small Form Factor Special Interest Group（2007），ProSE（欧洲Standards Working Group of ARTEMIS 推进的一项计划，建立于 2008 年）一直吸引着业界最大的厂商，并在嵌入式系统技术的方方面面推动开放标准。尽管许多这些实体（或它们的子协会）都有明确的市场（例如消费品、仪器和汽 车），但它们却拥有共同的目标，例如建立简化开发工具创建的标准；实现更高性能和功能丰富的软件；改善系统的测试和耐用性；提高平台的可扩展性、可升级性 和互操作性。

此外，用于基于 PC 的 CPU 架构迁移到嵌入式空间。今天许多高端嵌入式系统（主流是 x86）结合了众多 PC技术和界面标准，例如 OpenGL ES（OpenGL 的一个嵌入式版本）用于图形加速；SATA 用于硬件驱动；PCIe® 用于离散图形硬件和其他扩展功能；USB 用于外设；10/100base-T 用于以太网；而DDR2/3 SDRAM 用于系统内存。PC 技术的这些适应性配合特定嵌入式技术标准的进步实现了商用操作系统和应用程序更广泛的多样性，以便为嵌入式系统更轻松地迁移和优化。

误会 3：嵌入式系统不是 x86，会增加开发成本和 TTM。

尽管传统嵌入式 CPU 架构，例如 ARM 和 MIP，的确继续占有大部分市场份额，基于 x86 的处理器将从成本批量发运的层面主导嵌入式市场。此外，诸如 AMD 和 Microsoft 这样的公司，以及开放源代码 Linux（包括 Embedded Linux）正在推进成熟的和高水平开发工具的提高可用性，包括 Integrated Development Environments（IDE），以及帮助加快针对基于 x86 的 TTM 的技术支持。