嵌入式系統的概念
嵌入式系統被定義為:以便于使用為中心,以信息技術為基礎,軟硬件能夠裁剪,適應具體的設備系統,對用途、穩定性、費用、大小、耗能嚴格要求的專用信息系統。
部分構成,它是一個能夠單獨工作的軟硬件相結合的系統,可以根據客戶的需求設置不同的外部儀器及內部相關應用軟件。
1、嵌入式處理器。嵌入式系統硬件層的核心是嵌入式處理器,從開始的4位處理器,到現在仍廣泛使用的8位單片機,再到目前的32位和64位單片機(嵌入式)。嵌入式處理器的體系結構可以采用馮·諾依曼體系結構或哈佛體系結構:指令系統可以選用精簡指令系統(RISC)和復雜指令系統(CISC)。嵌入式處理器通常分為如下幾類:嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統。
2、嵌入式操作系統。嵌入式操作系統主要用于嵌入式系統的軟硬件資源管理,控制和協調指令運行。嵌入式操作系統一般包括與硬件相關的底層驅動程序、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等。常用的嵌入式操作系統有嵌入式 Linux、μC/OS、Windows CE、VxWorks等,以及應用在智能手機和平板電腦的Android、iOs等。
分布式計算
通常意義上的分布式計算是指利用網絡把成千上萬臺計算機連接起來,組成一臺虛擬的超級計算機,并利用它們的空閑時間和存儲空間來完成單臺計算機無法完成的超大規模計算任務。在物聯網系統中,分布式計算技術的目標是實現各個連接單元所有資源的全面連通,把整個物聯網應用單元整合成一個虛擬整體,實現計算資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源的全面共享。
嵌入式技術與分布式計算的融合趨勢
嵌入式技術是計算機應用工程技術發展的一個重要方向,它在計算機技術的多個應用領域中都得到了廣泛的應用。隨著嵌入式技術應用的多樣化、功能的智能化和網絡化,嵌入式技術正逐漸向分布式計算的方向靠攏,而分布式計算的特點決定了它具有小型化和智能嵌入的特點,兩者正在進行應用和技術的整合,這種融合趨勢主要集中在以下幾個方面。
1、嵌入式分布計算技術
分布式計算技術的發展正在多個領域內打破傳統的計算模式,大型計算處理系統的分布式小型智能化趨勢明顯,被有效分割后的計算技術被應用到各種嵌入式應用設備和終端系統中,以實現計算技術的有效管理和資源的高度整合。嵌入式分布計算技術的出現分散了大型系統的復雜度和運營風險,在提高了計算效率的同時,降低了計算成本和維護成本。
2、嵌入式計算的系統化
嵌入式計算技術,尤其是嵌入式計算平臺的崛起在改變人們生活方式的同時,也深刻地影響了計算技術的發展。傳統的專用嵌入式部件正在被功能更復雜、應用更多樣的高度集約化的軟硬件系統取代,嵌入式技術正在往平臺化系統發展的方向邁進。正是由于這種趨勢對嵌入式設備的互聯,以及系統的整合與分布式決策等提出了新的要求,分布式計算技術順理成章地被引入嵌入式系統平臺的架構中。
3、嵌入式計算的網絡化和智能化
嵌入式計算的需求和發展正在導致一場互聯網第四代革命的浪潮興起。借助網絡的力量,各種智能化的嵌入式設備正在悄然興起,改變著人們工作和生活的方方面面。分布式計算技術在化整為零的同時,嵌入式系統在經歷著系統化、網絡化和智能化發展的挑戰,如何把嵌入式技術和分布式計算有機地結合起來就成了計算技術未來的一個新的趨勢和挑戰。