嵌入式系统是嵌入式软件与IC发展基础

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  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与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。

  在社会日益信息化的今天,计算机和网络的应用已经全面渗透到日常生活中。各种应用嵌入式系统的电子产品随处可见,如人们平常用的手机、摄像机、医疗仪器、汽车,乃至工业控制、航天、航空等设备都要用到嵌入式系统。在经济发达国家,每个家庭平均拥有255个嵌入式系统,如每辆汽车平均装有35个嵌入式系统。嵌入式系统的应用正广泛进入到工业、军事、通信、运输、金融、医疗、气象、农业等众多领域。

  作为两大类计算机系统之一的专用计算机系统,即嵌入式系统,在应用数量上已经远远超过传统的通用计算机系统。全世界微处理器产量的95%都用于嵌入式系统,是用于通用计算机系统的近10倍。而且,每100亿美元微处理器芯片的应用,会产生2000亿美元的嵌入式系统的产值,带来1万亿美元的嵌入式系统应用产品的效益。

  嵌入式系统应用的主要对象是需要数字化、智能化和网络化的装备和产品,嵌入式系统的应用不仅会改善人们的生活,也将会改变传统工业的生产、经营和服务方式,促进相关企业的信息化与工业化的融合,可为企业取得丰厚的社会效益和经济效益。

  目前,我国对嵌入式系统的应用产值还没有专项统计,但从已有的软件产值的统计看到:2007年我国软件产业实现收入5834.3亿元,其中:软件技术服务收入1373.8亿元,占软件产业收入的23%,是5年前的6.7倍;嵌入式软件收入1416.2亿元,所占比重为24.3%,是5年前的4.3倍;软件产品收入1782.8亿元,所占比重为30.5%,与5年前基本持平;系统集成收入 1067.7亿元,所占比重为18.3%,比5年前下降了2.9个百分点。在历年国家宣布的软件百强企业中,位居前10名的企业大多都是嵌入式系统应用企业。

  嵌入式系统是专用计算机系统

  嵌入式系统无论应用在何处,其基本功能都是一样的,即通过运行不同的嵌入式软件实现不同的应用目的。虽然嵌入式系统在外部形状、应用对象、工作环境等方面与通用计算机系统有很大区别,但是系统的基本组成、运行方式等都是一样的。

  通用计算机系统由硬件和软件组成,嵌入式系统也是由硬件和软件组成。通用计算机系统的硬件由运算器、控制器、存储器、接口、总线、电源等组成,嵌入式系统的硬件也是由同样功能的部件组成。通用计算机系统有键盘、显示器、鼠标、外部存储器、打印机、扫描仪等外部设备,嵌入式系统除需要时可连接使用通用计算机系统的几乎所有外部设备外,还有本系统常用的传感器、继电器、干簧管、光电管、限位开关、电机等用于数据定位、采集、转换、传输、驱动等功能的外部设备。

  从软件分类上看:通用计算机系统的软件由系统软件、支撑软件和应用软件组成,嵌入式系统的软件也是由系统软件、支撑软件和应用软件这三部分软件组成。从运行方式上看:通用计算机系统可独立工作,也可通过联网集中或分布式运行。嵌入式系统同样可独立工作,也可通过联网集中或分布式运行。因此,嵌入式系统与通用计算机系统都是计算机系统。

  但是,嵌入式系统与通用计算机系统在外部形状、应用对象、工作环境、技术指标等方面有许多不同。嵌入式系统的主要特点有三:一是无处不在,无处不有;二是软硬兼施,相互融合,根据应用和设计需要,软件可硬化,硬件也可软化;三是量体裁衣,为每个应用单独制造,软件和硬件都要求冗余最少。

  当前,嵌入式系统与通用计算机系统正向两个不可兼容的技术方向发展。通用计算机系统的发展方向是争取不断地提高速度和存储容量,嵌入式系统的发展方向是超小型、超低价位、高可靠性和易耦合。

  通用计算机系统如被确定为某项工作专门服务时,也可称为专用计算机系统;如:财务管理计算机系统、人事管理计算机系统等。这些通用计算机系统去掉专项服务的任务,更换软件后,甚至不需更换软件也可专门或同时为其他工作服务。嵌入式系统则不同,它的硬件和软件都是为特定的应用对象“量身定做”,仅为定做的应用对象工作,是真正意义上的专用计算机系统。

  嵌入式系统是走下桌面、走出机房,嵌入到应用设备中运行的专用计算机系统。因此不称嵌入式系统为专用计算机系统,是要与那些通用计算机系统中的某种专用系统相区别的。

  解放思想发展嵌入式系统

  通用计算机系统进行软件设计,包括计算机辅助设计、辅助制造、科学计算、工程设计等,实现了智力替代平台。通用计算机系统智力平台的模式,推动了嵌入式系统的智力嵌入,使现代计算机形成了两个领域:一个是通用计算机系统领域,另一个是嵌入式系统领域。在嵌入式系统领域中,智力嵌入是将嵌入式系统嵌入到对象体系中,提供了智力嵌入模式。通用计算机系统的智力平台的模式和嵌入式系统的智力嵌入模式,是计算机产业革命的两个模式。通用计算机系统应用帮助人类认识世界,嵌入式系统应用帮助人类改造世界。

  嵌入式系统是计算机产业革命中近期开始热门的领域。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与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。随着后PC时代来临,嵌入式系统的应用呈现系统复杂化、应用多样化、硬件集约化、软件平台化等特点。嵌入式系统的快速发展和广泛应用,正在继续将计算机产业革命引向深入。

  我国软件和集成电路产业得到国务院18号文件和相关优惠政策的近10年扶持,取得了长足发展,但在关键的技术和工艺上没有太多突破,缺少自主知识产权,与先进国家同行业的水平差距还没有明显缩小。这些问题与软件和集成电路产业发展快、不易赶上,高端的技术难度高、不易攻克有关,也与产业发展环境和国家扶持政策有关。

  解放思想,要对以往支持的国家有关优惠政策进行客观有效性分析。分析的焦点包括:是继续采用退税扶持,还是按服务行业收税;是继续扶持全产业发展,还是重点扶持关键技术和工艺发展;是鼓励企业间百舸争流,都去争大,还是引导企业间资源整合,优势互补,通过兼并或加盟等方式把少数企业做大;是继续全力以赴扶持软件和集成电路产业发展,还是兼顾这两个产业的上、下游产业链的建设和发展等。

  嵌入式系统是嵌入式软件和集成电路发展的根本

  时至今日,在现代计算机产业革命中,通用计算机系统的软、硬件技术已进入垄断阶段。在通用计算机系统中PC机占90%,PC机的80%采用英特尔的8x86体系结构,所用芯片基本上都出自英特尔、AMD、Cyrix等几家集成电路公司。PC机必备的操作系统和文字处理器方面,微软的Windows及Word系统占80%-90%。此外,凭借操作系统还可以搭配其他应用程序。

  嵌入式系统则不同,它是一个分散的应用产业,充满了竞争、机遇与创新,没有哪一个系列的处理器、操作系统或少数公司、少数产品就能够垄断嵌入式系统产业的全部市场。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很大的创新余地,带来了获取自主知识产权的很多机遇。另外,社会上的各个应用领域是在不断向前发展的,用户需求在不断细化,嵌入式系统也需同步发展,这也构成了推动嵌入式系统发展的强大动力。

  在嵌入式系统中,硬件是支撑,软件是灵魂。每个嵌入式系统都需要嵌入式软件来提供满足应用需求的灵活多样的特制功能。嵌入式系统应用广泛,决定了嵌入式软件在系统中占据重要地位,嵌入式软件是嵌入式系统产业的一个重要基础。此外,专用集成电路是嵌入式系统产业的另一个重要基础。嵌入式系统产业的基础就是以应用为中心的“集成电路”设计技术和面向应用的软件产品开发技术。

  当今嵌入式系统的快速发展主要依托于软件和集成电路行业的技术发展;同时,嵌入式系统的发展又成为软件和集成电路行业的主要市场。嵌入式软件只有通过嵌入式系统的硬件才可进入各行各业的数字化、智能化、网络化服务产品中;企业只有生产有嵌入式系统的批量产品,并且稳定后才可能去进行集成电路设计。没有嵌入式系统的发展,嵌入式软件将成为无本之木,集成电路行业将成为无米之炊。没有嵌入式系统的发展,在嵌入式软件与集成电路行业之间存在断层,用巨资引进的集成电路设计和生产设备将会闲置或大材小用。

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