245-第一章嵌入式系统概述.pptVIP

本章節將介紹嵌入式系的發展歷程，透過對本文的閱讀，希望讀者能瞭解嵌入式系統發展史以及其相關的應用，並瞭解為何ARM會掘起，及其所生產各家族間的性能差異，有助於您選擇合適的嵌入式系統微控器晶片。 本章的主要內容有： － 嵌入式系統的發展史 － 嵌入式系統的兩大應用領域 － 何謂ARM？ － ARM家族的系列晶片 1-1 嵌入式系統的定義與發展歷史 嵌入式系統誕生起源於微型處理器時代，經歷了漫長的獨立發展的單晶片道路之後。為給嵌入式系統尋求科學上的定義，首先必須先瞭解嵌入式系統的發展歷史，並按照歷史性、本質性、普遍通用性來定義嵌入式系統，本章也將區分並把定義與特點相區分詳加介紹。再由於嵌入式系統應用中，把物件系統的廣泛性與單晶片的獨立發展道路上做一介紹，使也說明嵌入式系統應用在客觀上存在兩種模式-電子控制和多媒體網路，並從學科建設上的角度上，可統一成介紹嵌入式系統應用的高低端階產品的應用。 目前，在嵌入式系統應用領域中，不少人對什麼是嵌入式系統不甚瞭解。有些人搞了十多年的單晶片應用，不知道單晶片就是一個最典型的嵌入式系統；也有些人在解釋什麼是嵌入式系統時，不是從定義出發，而是列舉了嵌入式系統的一些特點，往往不知所云。因此，有必要從現代計算機的發展歷史，瞭解嵌入式系統的由來，從學科建設的角度來探討嵌入式系統較為準確的定義。 1、 現代電腦的技術發展史 (1) 始於微型處理裡器時代的嵌入式系統應用 電子數位電腦誕生於1946年，在其後漫長的歷史進程中，電腦始終是供養安置在特殊的機房中，實現數值計算的大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處理器的出現，電腦才出現了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型電腦以其小型、價廉、高可靠性特點，迅速地走出機房；基於高速數值運算能力的微型處裡器，表現出的智慧化水準引起了控制領域專業人士的興趣，要求將微型處裡理器嵌入到一個實際物件體系中，實現物件體系的智慧化控制。例如，將微型電腦經電氣加裝、機械加裝，並配置各種週邊介面電路，安裝到大型艦船中構成自動駕駛儀或輪機狀態監測系統。這樣一來，電腦便失去了原來的形態與通用的電腦功能。為了區別於原有的通用電腦系統，把嵌入到物件體系中，實現物件體系智慧化控制的電腦，稱作嵌入式電腦系統。因此，嵌入式系統誕生於微型處裡器時代，嵌入式系統的嵌入性本質是將一個電腦嵌入到一個物件體系中去，這些是理解嵌入式系統的基本出發點。 (2) 現代電腦技術的兩大分支 由於嵌入式電腦系統要嵌入到物件體系中，實現的是物件的智慧化控制，因此，它有著與通用電腦系統完全不同的技術要求與技術發展方向。 通用電腦系統的技術要求是高速、大量的數值計算；技術發展方向是將運算總線速度的無限提升，存儲容量的無限擴大。 而嵌入式電腦系統的技術要求則是物件的智慧化控制能力；技術發展方向是與物件系統密切相關的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。 早期，人們勉為其難地將通用電腦系統進行改裝，在大型設備中實現嵌入式應用。然而，對於眾多的物件系統（如家用電器、儀錶儀器、工控單元……），無法嵌入通用電腦系統，況且嵌入式系統與通用電腦系統的技術發展方向完全不同，因此，必須獨立地發展通用電腦系統與嵌入式電腦系統，這就形成了現代電腦技術發展的兩大分支。 如果說微型處裡理器的出現，使電腦進入到現代電腦發展階段，那麼嵌入式電腦系統的誕生，則標誌了電腦進入了通用電腦系統與嵌入式電腦系統兩大分支並平行發展的時代，從而導致20世紀末，電腦的高速發展時期。 (3) 兩大分支發展的里程碑事件 通用電腦系統與嵌入式電腦系統的專業化分工發展，導致20世紀末、21世紀初，電腦技術的飛速發展。電腦專業領域集中精力發展通用電腦系統的軟、硬體技術，不必兼顧嵌入式應用要求，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；作業系統則迅速擴張電腦基於高速大量的資料檔案處理能力，使通用電腦系統進入到盡善盡美階段。 嵌入式電腦系統則走上了一條完全不同的道路，這條獨立發展的道路就是單晶片化道路。它動員了原有的傳統電子系統領域的廠家與專業人士，接過起源於電腦領域的嵌入式系統，承擔起發展與普及嵌入式系統的歷史任務，迅速地將傳統的電子系統發展到智慧化的現代電子系統時代。 因此，現代電腦技術發展的兩大分支的里程碑意義在於：它不僅形成了電腦發展的專業化分工，而且將發展電腦技術的任務擴展到傳統的電子系統領域，使電腦成為進入人類社會全面智慧化時代的有力工具。 2、 嵌入式系統的定義與特點 如果我們瞭解了嵌入式（電腦）系統的由來與發展，對嵌入式系統就不會產生過多的誤解，而能歷史地、本質地、普遍適用清楚地定義嵌入式系統。 (1) 嵌入式系統的定義 按照歷史性、本質性、普遍性要求，嵌入式系統應可定義為：“嵌入到物件體系中的專用電腦系統”。“嵌入性”、“