嵌入式系統(tǒng)學(xué)科定義的理論探討

李強(qiáng)

（韶關(guān)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，廣東韶關(guān)512005）

學(xué)科建設(shè)對(duì)于高校至關(guān)重要.學(xué)科分類是知識(shí)、技術(shù)體系的劃分方法，學(xué)科定義清晰與否，直接關(guān)系到高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位和學(xué)科建設(shè)的質(zhì)量.通過(guò)學(xué)科分類的方法，對(duì)新興高技術(shù)學(xué)科專業(yè)——嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行理論探討，從高校中對(duì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)需求出發(fā)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)科定義給出了一個(gè)較為全面定義.

學(xué)科定義；工科；嵌入式系統(tǒng)；開(kāi)放式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)專業(yè)是典型的工科類專業(yè).所謂工科是指在基礎(chǔ)理論科學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論研究、應(yīng)用研究和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累而發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用學(xué)科.

工科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)在工程領(lǐng)域中從事設(shè)計(jì)、研究、制造和管理等方面工作的工程技術(shù)人才，培養(yǎng)有實(shí)際應(yīng)用能力的高級(jí)工程技術(shù)人員.

轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)觀念，改革人才培養(yǎng)模式，用人才多元化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)人才培養(yǎng)模式的改革，是目前高校關(guān)注的焦點(diǎn).很多高校為了適應(yīng)教育改革的需要，培養(yǎng)未來(lái)適合市場(chǎng)要求的人才，都在積極開(kāi)設(shè)嵌入式等新興高新技術(shù)專業(yè).

隨著高校近年來(lái)嵌入式專業(yè)人才培養(yǎng)工作的開(kāi)展，筆者對(duì)有關(guān)嵌入式方面的課程體系建設(shè)、教學(xué)研究、實(shí)驗(yàn)研究、教材編寫(xiě)，師資培養(yǎng)等學(xué)科建設(shè)方面的工作，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，獲得了一些成果.但有關(guān)嵌入式系統(tǒng)定義問(wèn)題依然需要澄清，以利于今后的教學(xué)改革.

1 嵌入式系統(tǒng)學(xué)科定義的現(xiàn)狀

學(xué)科是知識(shí)體系、技術(shù)體系的必要分類.這種分類，有利于學(xué)生、特別是初入門(mén)者去學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技術(shù).設(shè)置一門(mén)學(xué)科，開(kāi)設(shè)相應(yīng)的專業(yè)，首先就應(yīng)當(dāng)明確該學(xué)科的定義.

嵌入式系統(tǒng)作為一門(mén)學(xué)科，應(yīng)該有概念明確的、可以精確陳述的學(xué)科定義，有明晰的知識(shí)支持體系，有清楚的技術(shù)邊緣劃分.這樣，才能夠有效的進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)，有效的進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的教學(xué)研究、科學(xué)研究活動(dòng)，保證人才培養(yǎng)質(zhì)量.

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)專業(yè)的師生而言，嵌入式系統(tǒng)學(xué)科定義是一個(gè)非常含糊的概念.翻閱有關(guān)嵌入式系統(tǒng)教材和有關(guān)的一些相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)書(shū)籍，可以看到，嵌入式系統(tǒng)無(wú)清晰的定義，或者說(shuō)沒(méi)有能夠讓人們清晰理解的定義.例如：IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：“嵌入式系統(tǒng)是用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文：devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment,machinery or plants）［1］.該定義過(guò)于籠統(tǒng)，閱讀此定義，讀者無(wú)法形成清晰的有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的概念.

國(guó)內(nèi)較為普遍流行的定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)［2］.

這個(gè)定義僅從應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行了一番粗略的表述，表述不完整，不精確.從某種角度看，有關(guān)的觀點(diǎn)，也失于偏頗.總之，有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的定義眾說(shuō)紛紜，互相爭(zhēng)執(zhí)，不一而足.這里不一一列舉.要準(zhǔn)確理解嵌入式，需要先從工科專業(yè)的分類看起.

工科專業(yè)分傳統(tǒng)工科專業(yè)、現(xiàn)代工科專業(yè)和新型高技術(shù)工科專業(yè)3種.

傳統(tǒng)的工科專業(yè)有：電工類專業(yè)、電子類專業(yè)、機(jī)械工程類專業(yè)、儀器儀表類專業(yè)等.其特點(diǎn)是有明顯的應(yīng)用行業(yè)背景，如機(jī)械工程類專業(yè)對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)機(jī)械工業(yè)，電子類專利對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)電子工業(yè)，技術(shù)上也有明確的劃分.

現(xiàn)代工科專業(yè)有：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、信息管理專業(yè)、食品工程專業(yè)、環(huán)境化學(xué)專業(yè)等.這些專業(yè)都有明確的研究目標(biāo)、明確的應(yīng)用實(shí)體，技術(shù)上跨分兩個(gè)以上的專業(yè)，甚至跨越文、理跨科.

新興高技術(shù)工科專業(yè)目前有：嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè).這些專業(yè)沒(méi)有明確的行業(yè)背景劃分，也沒(méi)有清晰的技術(shù)邊界，是在互聯(lián)網(wǎng)、微電子、計(jì)算機(jī)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、儀器儀表、傳感器等多門(mén)學(xué)科的發(fā)展背景下，在社會(huì)需求的推動(dòng)下，應(yīng)運(yùn)而起的學(xué)科專業(yè).其學(xué)科涉及的行業(yè)、技術(shù)非常廣泛，達(dá)到空前的規(guī)模，幾乎涉及到人類所能夠認(rèn)知、掌握的各個(gè)方面.而且，無(wú)法形成清晰的知識(shí)層次架構(gòu)，甚至也沒(méi)有具體的應(yīng)用目標(biāo)實(shí)體，按照傳統(tǒng)的學(xué)科定義對(duì)其定義是不可能的.

嵌入式系統(tǒng)作為一種新興的工科專業(yè)，是為適應(yīng)高新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的需要、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，在基礎(chǔ)科學(xué)基礎(chǔ)上、綜合現(xiàn)代各種應(yīng)用學(xué)科門(mén)類而發(fā)展起來(lái)的邊緣學(xué)科.

通過(guò)長(zhǎng)期的嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)和嵌入式教學(xué)實(shí)踐，筆者以為，用一句話或者簡(jiǎn)短的一段話對(duì)嵌入式系統(tǒng)學(xué)科作明確定義是不合理的，也是不可能的.

2 嵌入式系統(tǒng)學(xué)科定位

2.1學(xué)科的作用是知識(shí)、技術(shù)的分類

傳統(tǒng)意義上，應(yīng)用學(xué)科具有3個(gè)方面的含義：①應(yīng)用學(xué)科是一種具有行業(yè)背景的關(guān)于知識(shí)和技術(shù)的分類實(shí)體；②應(yīng)用學(xué)科具有一套特殊的定義、概念和技術(shù)方法；③應(yīng)用學(xué)科有一套與其應(yīng)用領(lǐng)域緊密相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和研究規(guī)范.

應(yīng)用學(xué)科是一種技術(shù)實(shí)體，也是一種文化體系，作為文化體系的技術(shù)學(xué)科，可以提供一個(gè)平臺(tái)，方便從事該領(lǐng)域工作的人員學(xué)習(xí)和相互交流.

學(xué)科實(shí)質(zhì)上是一種知識(shí)、技術(shù)的分類方法.它是主觀的，也是客觀的.客觀上，學(xué)科的分類，方便了個(gè)人或者某類群體按照學(xué)科特點(diǎn)對(duì)知識(shí)劃分界限，以便對(duì)某一類知識(shí)或者技術(shù)體系進(jìn)一步的深切研究和探討；主觀上，這種劃分，也是按照人們認(rèn)知習(xí)慣，對(duì)知識(shí)集合進(jìn)行規(guī)則和約束，以便于知識(shí)、技術(shù)門(mén)類的再組織，從學(xué)科的英文原文及其釋義：Discipline——學(xué)科；釋義：符合行為準(zhǔn)則的行為，可以看出，學(xué)科所進(jìn)行的知識(shí)分類的目的是為方便人們學(xué)習(xí)某一類專門(mén)的知識(shí)或者掌握某門(mén)專門(mén)技術(shù)，由此可見(jiàn)，學(xué)科對(duì)于高校開(kāi)展專業(yè)教學(xué)的重要性.

2.2學(xué)科具有相對(duì)滯后的特性

學(xué)科劃分的基本特征是專業(yè)化，反映出某類知識(shí)或者某種技術(shù)的特有的特點(diǎn)，以下依照邊界劃分的特點(diǎn)，嘗試對(duì)學(xué)科進(jìn)行分類：

第一類是純知識(shí)學(xué)科.例如數(shù)理化等專業(yè)學(xué)科，他們的特點(diǎn)是有一套明確的概念定義，一套嚴(yán)密的公式、定理，在此基礎(chǔ)上，有一套成熟、完整的便于人們認(rèn)知、學(xué)習(xí)的知識(shí)體系，具有明確的研究對(duì)象和清晰的研究邊緣.很多人在高中階段的學(xué)習(xí)中，都已經(jīng)熟悉這種分類方法.在本科階段，若攻讀傳統(tǒng)應(yīng)用專業(yè)，則學(xué)習(xí)中，會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化了這種分類特征.這是因?yàn)?，傳統(tǒng)學(xué)科分類的目的在于：在有限的時(shí)間里，將學(xué)生帶到比較高的專業(yè)高度上.

第二類是交叉學(xué)科.例如生物化學(xué)、化學(xué)物理、信息管理等學(xué)科專業(yè).他們的特點(diǎn)是以一門(mén)，兩門(mén)甚至多門(mén)學(xué)科的知識(shí)和理論為主線，融合其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí)、方法，共同構(gòu)成一門(mén)新的學(xué)科.通常也擁有一套較為完整的理論體系，有明確的研究對(duì)象.

第三類是新興高技術(shù)學(xué)科，有學(xué)者也稱其為領(lǐng)域性學(xué)科，或者邊緣性學(xué)科.例如環(huán)境工程，生物工程，以及近年來(lái)出現(xiàn)的嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等新興高技術(shù)專業(yè)等.他們的特點(diǎn)是具有確定的研究對(duì)象，但研究工作中所使用到的知識(shí)、理論與方法很難歸納為一門(mén)或者兩門(mén)傳統(tǒng)的學(xué)科中，他們是在某一個(gè)正在興起的行業(yè)的需求下，催生出來(lái)的學(xué)科，典型的如近年興起的物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式等專業(yè)學(xué)科，我們姑且稱它們?yōu)檫吘墝W(xué)科［3］.

從上面的3類劃分可以看出不同知識(shí)體系的特點(diǎn)：第一類學(xué)科有非常封閉、清晰的學(xué)科邊緣以及精確的理論體系；第二類學(xué)科雖然也有較完整的理論體系支撐，但是學(xué)科的邊緣并不嚴(yán)密；而第三類學(xué)科則徹底沖破了傳統(tǒng)的學(xué)科邊界，學(xué)科邊緣模糊、理論和方法也來(lái)自于多種學(xué)科門(mén)類.

在學(xué)科出現(xiàn)的早期，人們?cè)噲D對(duì)繁雜的人類知識(shí)成果進(jìn)行分類，以便建立內(nèi)部有緊密邏輯聯(lián)系的某種理論體系，繼而用這種理論去解釋該學(xué)科所面對(duì)的問(wèn)題，也用用這種理論體系去完成知識(shí)傳承.無(wú)疑，這一時(shí)期，學(xué)科分類對(duì)于促進(jìn)知識(shí)傳授和科學(xué)研究有巨大的促進(jìn)作用.

按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，一個(gè)學(xué)科應(yīng)用有明確的學(xué)術(shù)邊界，學(xué)科的科學(xué)性就是它的內(nèi)在的統(tǒng)一性，否則，其科學(xué)性不夠嚴(yán)密，或者不是一個(gè)真正的學(xué)科.這一點(diǎn)，與當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展相矛盾.或者這種學(xué)科分類的觀點(diǎn)已經(jīng)落后.

當(dāng)代學(xué)科仍然是人們的觀念性的產(chǎn)物，在大學(xué)中將學(xué)科看作是有形的，一個(gè)大學(xué)的特點(diǎn)實(shí)際上就是由其學(xué)科布局決定的，教學(xué)活動(dòng)也是按照學(xué)科分專業(yè)實(shí)施的.即便這樣，學(xué)科依然是人們認(rèn)知觀念的產(chǎn)物.因此，是否具有內(nèi)部緊密聯(lián)系的核心基礎(chǔ)知識(shí)和方法論，不是學(xué)科存在的必要條件.如果依然抱著傳統(tǒng)的觀念不放，則許多應(yīng)用性學(xué)科的科學(xué)性是不夠的，或者無(wú)法定義其為學(xué)科.許多應(yīng)用型學(xué)科如此，新興高技術(shù)學(xué)科更是如此.若一門(mén)學(xué)科無(wú)法精確定義，那么又如何進(jìn)行人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，如何開(kāi)展人才培養(yǎng)工作.

當(dāng)今，是一個(gè)人類知識(shí)發(fā)展、知識(shí)創(chuàng)新空前活躍的時(shí)期，學(xué)科發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)..相較于傳統(tǒng)學(xué)科，嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等新興高技術(shù)學(xué)科更注重解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題..但任何現(xiàn)實(shí)問(wèn)題都是綜合性的、是不斷發(fā)展的，現(xiàn)實(shí)中的具體問(wèn)題并不完全尊照傳統(tǒng)學(xué)科的分類，如果硬將一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題削足適履放入某一個(gè)學(xué)科門(mén)類中，試圖用該學(xué)科的理論、方法加以描述、解釋、處理；或者在處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)某一個(gè)學(xué)科的作用，都是不科學(xué)的，甚至是行不通的.毋庸置疑，嵌入式系統(tǒng)專業(yè)就是一個(gè)典型的面向現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的一類學(xué)科.因此，要解決嵌入式專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位問(wèn)題，有效的開(kāi)展人才培養(yǎng)教育工作，學(xué)科理論本身就需要?jiǎng)?chuàng)新.

學(xué)科創(chuàng)新是一個(gè)綜合性的問(wèn)題，學(xué)科的創(chuàng)新關(guān)乎到知識(shí)、技術(shù)的創(chuàng)新，關(guān)乎到學(xué)科的功能和價(jià)值的創(chuàng)新.

人類文明是需要傳承的，圍繞著學(xué)科建設(shè)進(jìn)行專業(yè)教育的人才培養(yǎng)模式，依然是目前我國(guó)大多數(shù)高校的主要的教學(xué)實(shí)施方法.因此，學(xué)科分類并沒(méi)有過(guò)時(shí)，但需要?jiǎng)?chuàng)新.嵌入式學(xué)科的建立，對(duì)于促進(jìn)這一領(lǐng)域的科學(xué)研究、人才培養(yǎng)具有重大的意義.但如何構(gòu)建該學(xué)科的理論體系，以便在學(xué)校中更好的展開(kāi)理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，培養(yǎng)高質(zhì)量人才，需要大家不懈的努力，在未來(lái)科學(xué)研究、專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中不斷探索.因此，相對(duì)于傳統(tǒng)學(xué)科，嵌入式系統(tǒng)學(xué)科理論的發(fā)展相對(duì)于行業(yè)發(fā)展具有滯后性.

2.3嵌入式系統(tǒng)專業(yè)教育以培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、創(chuàng)新能力為核心

傳統(tǒng)工科專業(yè)把學(xué)習(xí)掌握已有的工業(yè)文明成果作為學(xué)生培養(yǎng)的主要目標(biāo)，教學(xué)過(guò)程是知識(shí)的積累過(guò)程，掌握技能的熟練過(guò)程.教學(xué)質(zhì)量評(píng)估以學(xué)生掌握知識(shí)的多寡為主.這種人才培養(yǎng)模式在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間起到了很好的作用，但是，隨著時(shí)間的推移，科技發(fā)展到今天，這種方式的弊端也日益明顯，單純的注重理論知識(shí)的培養(yǎng)，忽視學(xué)生個(gè)人潛能、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng).這樣培養(yǎng)的學(xué)生，存在著知識(shí)面狹窄、實(shí)踐能力弱、適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，越來(lái)越不符合市場(chǎng)對(duì)人才培養(yǎng)的要求.

新興高技術(shù)邊緣性學(xué)科已經(jīng)徹底沖破了傳統(tǒng)學(xué)科之間的界限，嵌入式系統(tǒng)學(xué)科就是這樣的.它是在基礎(chǔ)學(xué)科、微電子技術(shù)學(xué)科、電子技術(shù)學(xué)科、控制工程學(xué)科、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科、應(yīng)用目標(biāo)學(xué)科等多學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是技術(shù)文明發(fā)展的高度知識(shí)集成，未來(lái)，它的理論、方法還會(huì)高速的發(fā)展，甚至還會(huì)派生出新的學(xué)科.因此，無(wú)法為其按照傳統(tǒng)方式劃分學(xué)科界限，該學(xué)科也不存在核心理論、基本方法和學(xué)術(shù)權(quán)威.這一點(diǎn)，從目前人們嘗試給出的嵌入式系統(tǒng)的多種定義就可以看出來(lái).

淡化學(xué)科之間的界限，重視新興高技術(shù)學(xué)科的建設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才是目前高等院校學(xué)科建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì).嵌入式學(xué)科實(shí)質(zhì)上是一種不斷發(fā)展的技術(shù)學(xué)科集成，學(xué)科的核心價(jià)值在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力［4］.因此，它的人才培養(yǎng)模式的目標(biāo)，教學(xué)工作的展開(kāi)，圍繞著培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)、實(shí)踐中形成概念的能力、解決問(wèn)題的能力，獨(dú)立思考的能力，獨(dú)立工作的能力，新技術(shù)、新觀念的價(jià)值判斷能力，提出新問(wèn)題的能力，具有觀察不同學(xué)科之間異同的能力，等若干個(gè)能力培養(yǎng)方面展開(kāi).還要培養(yǎng)學(xué)生以研究為終生職業(yè)的理念.

因此，從學(xué)生的角度看，什么是嵌入式的概念是在校學(xué)習(xí)和未來(lái)的工作中動(dòng)態(tài)形成的.從教師的角度看，就是要籍著于專業(yè)教學(xué)工作培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，并不斷提升自我，提高自己對(duì)新技術(shù)、新技術(shù)、新觀念的理解能力，終生學(xué)習(xí).從學(xué)科建設(shè)的角度看，就是要精心選擇新技術(shù)、新知識(shí)科目、教學(xué)模式多元化，以便在教學(xué)中更好的展開(kāi)創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)理念.

3 嵌入式系統(tǒng)的定義

既然，嵌入式系統(tǒng)作為一種邊緣性高技術(shù)新興學(xué)科突破了傳統(tǒng)學(xué)科劃分的界限，無(wú)核心理論、無(wú)學(xué)術(shù)權(quán)威，而且還在高速發(fā)展中，是否就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行理論定義了，回答是否定的.

學(xué)科分類具有重要的意義，對(duì)于大學(xué)而言，學(xué)科結(jié)構(gòu)的安排是學(xué)科建設(shè)的關(guān)鍵，是決定這所大學(xué)特色的關(guān)鍵.學(xué)科分類的目的也在于學(xué)校能夠按專業(yè)有效的實(shí)施人才培養(yǎng)計(jì)劃.因此，依然要給出嵌入式系統(tǒng)定義的理論分析.為此，筆者閱讀了大量的有關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合多年的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、科研、教研、教學(xué)的體會(huì)，用對(duì)比的方式討論一下有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的定義.

21世紀(jì)人類最偉大的文明成果就是發(fā)明了能進(jìn)行信息處理的機(jī)器——計(jì)算機(jī).按其應(yīng)用特點(diǎn)和開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，可以將計(jì)算機(jī)分為兩個(gè)分支：開(kāi)放式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng).

開(kāi)放式系統(tǒng)是指PC機(jī)（個(gè)人微機(jī)）、工作站、小型機(jī)、大型機(jī)、巨型機(jī)等一類通用計(jì)算機(jī)，特點(diǎn)有：

（1）性能指標(biāo)：海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、海量數(shù)據(jù)處理.通常，開(kāi)放式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)容量越大、速度越高，則認(rèn)為其越高檔，性能越強(qiáng).

（2）應(yīng)用特點(diǎn)：直接為人服務(wù).例如：通常都帶有鍵盤(pán)、顯示器等人機(jī)接口設(shè)備.使用者可以直接操控.

（3）應(yīng)用目標(biāo)：普及性應(yīng)用，高端性應(yīng)用.普及性應(yīng)用：如個(gè)人微機(jī)PC；高端應(yīng)用：主要在資源勘探、天氣預(yù)報(bào)、人工智能（例如與國(guó)際象棋大師博弈）等領(lǐng)域.

（4）開(kāi)發(fā)特點(diǎn)：硬件組成的系列化，軟件開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化.以微機(jī)為例：硬件部分組成，主機(jī)用兼容的板卡拼合而成，配以標(biāo)準(zhǔn)的顯示器、鍵盤(pán)、電源等.這樣，各種電路板、卡、顯示器、鍵盤(pán)等不限于那個(gè)廠家生產(chǎn)，只要兼容就可組成一臺(tái)微機(jī).應(yīng)用者使用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具軟件，如：操作系統(tǒng)、各種編程工具、數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件、還有字處理軟件，圖形、圖像處理軟件等，這些由專門(mén)的公司開(kāi)發(fā)，應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者可以一定的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用上述標(biāo)準(zhǔn)軟件編制適合自己使用的應(yīng)用軟件，如各種信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、通信應(yīng)用編程等.

嵌入式系統(tǒng)是指最初以控制為主要應(yīng)用目的的一類計(jì)算機(jī)，單片機(jī)就是典型的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)通常以單芯片的形式出現(xiàn)，將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口集成在一個(gè)芯片內(nèi).嵌入式系統(tǒng)較之開(kāi)放式系統(tǒng)有更加廣闊的應(yīng)用途徑，目前，全世界每年消耗的嵌入式系統(tǒng)芯片幾十億片，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)開(kāi)放式系統(tǒng).嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)突破了控制應(yīng)用領(lǐng)域，在便攜式系統(tǒng)、PDA系統(tǒng)中也得了廣泛的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面：

（1）性能指標(biāo)：追求的是夠用既可，以便節(jié)省成本.例如，簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)合所用的8位單片機(jī)、甚至一位機(jī)、二位機(jī)、四位機(jī)等，主頻幾十兆，存儲(chǔ)器容量幾個(gè)字節(jié)到幾千字節(jié)不等.簡(jiǎn)單的通信接口.再如：需進(jìn)行圖形、圖像處理的復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合所用的32位機(jī)，存儲(chǔ)容量可以到幾十兆、上百兆，主頻幾百兆，甚至上千兆，有復(fù)雜的通信接口，如以太網(wǎng)接口，現(xiàn)場(chǎng)總線接口等.

（2）應(yīng)用特點(diǎn)：直接服務(wù)于某個(gè)系統(tǒng)或者某個(gè)設(shè)備，通過(guò)提高該系統(tǒng)或設(shè)備的性能，從而為人間接服務(wù).例如：所謂帶電腦的微波爐，還有智能玩具、帶CPU的智能儀表等.通過(guò)內(nèi)部集成嵌入式系統(tǒng)，提高微波爐、儀器的性能，使人們更加方便的使用它.

（3）應(yīng)用目標(biāo)：體積、功耗有嚴(yán)格的要求，體積、功耗指標(biāo)甚至影響到具體嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是否成功.例如，一套具體的嵌入式系統(tǒng)，雖然功能、性能達(dá)到了需求，但體積、功耗超標(biāo)，則開(kāi)發(fā)失敗.

（4）開(kāi)發(fā)特點(diǎn)：硬件組成的標(biāo)準(zhǔn)化，以便節(jié)省成本，而軟件開(kāi)發(fā)的多樣化，以便滿足控制目標(biāo)或者用戶的多樣化要求.

用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的、可以批量生產(chǎn)的器件搭接嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)，而系統(tǒng)的最終功能由軟件最好確定，以滿足應(yīng)用目標(biāo)最后的需求［5］.也就是說(shuō)，軟件決定系統(tǒng)最后的功能、甚至影響系統(tǒng)最終的工作性能指標(biāo).例如，可靠性、實(shí)時(shí)性、工作精度等.

以上從應(yīng)用特點(diǎn)、應(yīng)用目標(biāo)、性能指標(biāo)、開(kāi)發(fā)特點(diǎn)等方面用類比的方式給嵌入式系統(tǒng)下一個(gè)定義，基本概括了嵌入式系統(tǒng)的基本特點(diǎn).

［1］李強(qiáng).嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)的分析、研究［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理2012，27（5）：282-285.

［2］王韜.基于VxWorks的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（1）：52-54.

［3］宋軍.面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的改革［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（1）：20-22.

［4］王永虹.STM32系列ARM Cortex系列微控制器原理與實(shí)踐［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

［5］李強(qiáng).51系列單片機(jī)應(yīng)用軟件編程技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

The study of definition about embedded system discipline

LIQiang
（Institute of Computer Science,Shaoguan University,Shaoguan 512005,Guangdong,China）

The discipline construction is very important in colleges and universities.That whether the definition of discipline is clear or not,directly related to the discipline construction quality,and even influences the academic team and communication.In this paper,it studies the definition of the discipline about the embedded system based on the method of subject classification.It aims to make a more comprehensive embedded system definition for the teaching requirement of embedded system.

discipline definition；engineering；embedded system；open system

TP3-05

A

1007-5348（2014）04-0015-05

（責(zé)任編輯：歐愷）

2013-11-03

李強(qiáng)（1963-），男，陜西西安人，韶關(guān)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制等方面的應(yīng)用研究.