郭杰

摘要：計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)改變了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用環(huán)境，它具有個(gè)性化、綜合化、性能化與長(zhǎng)期性等特征，在軟件與硬件兩個(gè)層面對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)作進(jìn)行調(diào)控，深入研究與開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)，是當(dāng)前乃至今后較長(zhǎng)時(shí)期計(jì)算機(jī)行業(yè)改革的重點(diǎn)方向與內(nèi)容之一。文章就此圍繞計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的常用核心技術(shù)展開(kāi)研究。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；嵌入式系統(tǒng)；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；集成電路技術(shù)；處理器技術(shù)

通過(guò)開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)，可以向操作系統(tǒng)的調(diào)控工作提供幫助，自動(dòng)控制連接于計(jì)算機(jī)之上的其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多功能技術(shù)應(yīng)用模式的構(gòu)建。在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)期間，各項(xiàng)操控技術(shù)需得到科學(xué)與靈活的運(yùn)用，為新型系統(tǒng)對(duì)設(shè)備操作要求的滿(mǎn)足提供可靠保證。

1計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，在對(duì)其相關(guān)功能、可靠性、成本、體積以及功耗等條件提出嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有著較好的適用性，它能對(duì)眾多計(jì)算機(jī)用戶(hù)的操控需求予以滿(mǎn)足，具有成本、體積等的顯著優(yōu)勢(shì)。

1.1個(gè)性化

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益普及的背景下，用戶(hù)對(duì)控制系統(tǒng)提出了愈發(fā)嚴(yán)格的要求，通用型系統(tǒng)的適用性逐漸降低，這加速了嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。嵌入式系統(tǒng)借助其小型化的空間占有率，在各行各業(yè)用戶(hù)中均實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的高效率發(fā)展。

1.2綜合化

圍繞綜合化這一特征，計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N科學(xué)技術(shù)例如計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子信息技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)等進(jìn)行高度的整合。以綜合化為依據(jù)，人員分配、科研工作、資金投入等因素開(kāi)始向密集型演變，因此綜合化特征對(duì)嵌入式系統(tǒng)的密集性特征起決定性作用。新開(kāi)發(fā)的嵌入式集成系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)多功能操作應(yīng)用中的適用性比較高。

1.3性能化

與單一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，性能化嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作功能顯著增強(qiáng)，在執(zhí)行高度復(fù)雜的程序代碼之時(shí)，效率也實(shí)現(xiàn)了一定程度的提高。與以往系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由多種復(fù)雜原件構(gòu)成的，通過(guò)簡(jiǎn)單模式的組合與處理，對(duì)統(tǒng)一性系統(tǒng)模塊處理技術(shù)加以應(yīng)用，以此對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部作出專(zhuān)業(yè)化的解讀，這便要求將微型處理器放置于一些系統(tǒng)原件中。除此之外，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用還能夠在一定程度上對(duì)自動(dòng)化處理予以實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行自動(dòng)化處理操作，通過(guò)將多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令，在系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而更加深入且整體地完善系統(tǒng)性能。

1.4長(zhǎng)期性

與以往的單程式系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)的長(zhǎng)期性特征比較明顯，它需要對(duì)智能化的數(shù)據(jù)分析及處理技術(shù)加以利用，通過(guò)操作員的操控，使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)向智能型代碼的轉(zhuǎn)化，最終在固定的處理設(shè)備中完成設(shè)備的高效運(yùn)行。其處理模式的完成以操作用戶(hù)的真實(shí)性體驗(yàn)為支撐，有著一定的自主選擇性特征，故而，在今后的科技領(lǐng)域應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)比較顯著，利用這一技術(shù)，科技市場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)更好的轉(zhuǎn)變與發(fā)展，相較于其他技術(shù)而言，該項(xiàng)技術(shù)的銷(xiāo)售預(yù)期潛力更大。

2嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的核心技術(shù)與應(yīng)用

集成電路技術(shù)（IC）對(duì)半導(dǎo)體操作工藝予以采用，它基于一小塊單晶硅片對(duì)晶體管、電阻器與電容器等工作元件進(jìn)行操作，還要采用多層布線方法，或者遵循隧道布線設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)組合電子電路。在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，IC技術(shù)能夠讓電子元器件建立起相關(guān)的連接關(guān)系，使系統(tǒng)內(nèi)部的小型元件與用戶(hù)操作的應(yīng)用相符合，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全性能的提升。具體地，IC技術(shù)還包括以下內(nèi)容。

2.1全定制卻VLSI

全定制IC技術(shù)要求以指定的嵌入系統(tǒng)數(shù)字為依據(jù)對(duì)各層進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)晶體大小的版圖、相關(guān)位置以及連線方式等對(duì)芯片面積予以處理，以此擴(kuò)大利用率，在提速的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能耗的降低。利用掩膜制造生產(chǎn)的芯片，所制定的IC設(shè)計(jì)有比較大的規(guī)模，制造時(shí)間也較長(zhǎng)，NRE成本高，在大量或者有著嚴(yán)格性能要求的應(yīng)用中更為適用。

2.2半定制ASIC

這種技術(shù)具有約束性，所用到的方法有門(mén)陣列設(shè)計(jì)法與標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)法兩種，對(duì)嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同應(yīng)用模塊之間的匹配有較高的要求。該種設(shè)計(jì)方法比較靈活，有較高的性?xún)r(jià)比，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員只需對(duì)電路的邏輯功能與各功能模塊之間的合理連接加以考慮，它有利于設(shè)計(jì)周期的縮短，成品率可以得到相對(duì)有效的保證。

2.3可編程ASIC

在可編程器件中，已經(jīng)具備了全部的層次，在設(shè)計(jì)結(jié)束以后，便能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)芯片的燒制，這一過(guò)程無(wú)需IC廠家參與，可以極大地縮短開(kāi)發(fā)周期?？删幊藺SIC的NRE成本比較低，但是其單位成本較高，功耗大且速度較為緩慢。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的工作，基于這一考慮，在制作系統(tǒng)芯片之時(shí)可以對(duì)可編程技術(shù)予以采用，這能對(duì)系統(tǒng)操作性能予以綜合性的改善。

3處理器技術(shù)

處理器、軟件、硬件、操作、系統(tǒng)、應(yīng)用以及程序等共同構(gòu)成微型嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵在于其流程的先進(jìn)處理技術(shù)。處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵性元件，圖文、數(shù)字、相關(guān)視頻等信息內(nèi)容的傳達(dá)需要借助嵌入式處理器來(lái)完成。處理器技術(shù)利用得當(dāng)，能夠有效地提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性，對(duì)指令程序執(zhí)行的有序性予以體現(xiàn)。具體地，處理器技術(shù)包括以下內(nèi)容。

3.1通用技術(shù)

通用型處理器有較多的功能特點(diǎn)，向嵌入式系統(tǒng)的多功能改造提供便利。該類(lèi)處理器在不同的操作系統(tǒng)中均能應(yīng)用，只要對(duì)其儲(chǔ)存程序進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)變便能夠?qū)崿F(xiàn)安全存儲(chǔ)。引入通用技術(shù)，計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸路徑也具有通用性，數(shù)據(jù)處理過(guò)程中寄存器與邏輯單元的運(yùn)作流程也會(huì)具有相似性。例如，設(shè)計(jì)人員只需要以用戶(hù)的要求為依據(jù)進(jìn)行程序的編寫(xiě)，以此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能的分配便能得到相應(yīng)的滿(mǎn)足。

3.2單一技術(shù)

計(jì)算機(jī)嵌入系統(tǒng)是一種專(zhuān)用系統(tǒng)，以特定的用戶(hù)群體為對(duì)象進(jìn)行研發(fā)，在進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)置之時(shí)，需要對(duì)單一性原則予以堅(jiān)持，這同通用型處理器有很大的不同。在單一技術(shù)條件下，處理器的功能會(huì)得到相應(yīng)的簡(jiǎn)化，只以用戶(hù)的具體要求為依據(jù)對(duì)程序制定予以執(zhí)行。在單一技術(shù)運(yùn)用中，解碼器極具代表性，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼與解碼是其核心功能所在，例如壓縮、解壓原始語(yǔ)言信息等。研發(fā)人員對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足單一模式所提出的要求。

3.3專(zhuān)用技術(shù)

該技術(shù)能夠最優(yōu)化具體應(yīng)用的功能，這是對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的根本目的所在，它對(duì)早期通用型計(jì)算機(jī)處理器的功能特性予以改善。專(zhuān)用技術(shù)會(huì)配備專(zhuān)用的指令集處理器，以此作為控制元件，數(shù)字信號(hào)是傳輸信息的載體。用戶(hù)在啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)之時(shí)，只需將執(zhí)行應(yīng)用功能的程序代碼傳輸?shù)轿⑻幚砥餍酒?，然后接收系統(tǒng)發(fā)出的執(zhí)行命令即可。對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能化改造而言，專(zhuān)用處理器技術(shù)是一項(xiàng)必須具備的條件。

4計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中的注意事項(xiàng)

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)嵌入式技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用給予了足夠的重視，未來(lái)高智能技術(shù)研發(fā)必須對(duì)嵌入式技術(shù)予以掌握。高新技術(shù)的開(kāi)發(fā)并不是簡(jiǎn)單的技術(shù)性創(chuàng)作，它需要尋找系統(tǒng)的缺陷，并以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)今后轉(zhuǎn)移重點(diǎn)的開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)的一個(gè)基本屬性是在系統(tǒng)內(nèi)部判斷并改造其基本線路，系統(tǒng)應(yīng)用中需對(duì)處理器模塊進(jìn)行及時(shí)的檢查與更新，采用科學(xué)技術(shù)完成系統(tǒng)改造，通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)最終需求向系統(tǒng)開(kāi)發(fā)增長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)功能的市場(chǎng)占有量。具體而言，計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)需要對(duì)以下內(nèi)容加以把握。

（1）嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)并非簡(jiǎn)單的模式拼加，也不是系統(tǒng)之間的簡(jiǎn)單升級(jí)，其將硬件的采集視為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中，程序執(zhí)行代碼極為重要，硬件技術(shù)更在一定程度上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能的優(yōu)化起到?jīng)Q定性的作用，在最大化各項(xiàng)功能發(fā)揮的同時(shí)保證對(duì)最優(yōu)級(jí)別的重視。在進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)之時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的智能化處理提高重視，對(duì)芯片等級(jí)與電路板進(jìn)行最高等級(jí)的設(shè)置，使整個(gè)系統(tǒng)功能在不同模塊領(lǐng)域均能實(shí)現(xiàn)協(xié)作式運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需要注重多個(gè)軟件的配合。在執(zhí)行程序命令之時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)命令進(jìn)行智能化選擇，后臺(tái)數(shù)據(jù)篩選的運(yùn)行也會(huì)整合嵌入式系統(tǒng)的不同功能程序，分層處理不同的數(shù)據(jù)，這是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所參照的最終標(biāo)準(zhǔn)，即在同一硬件設(shè)備環(huán)境中整合不同的功能。除此之外，后臺(tái)系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)性十分重要，它向系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保證，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)之時(shí)，要將生硬的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為易于理解的自然化語(yǔ)言，為了避免計(jì)算機(jī)語(yǔ)言沖突的出現(xiàn)，程序語(yǔ)言的編寫(xiě)需要完成語(yǔ)言辨別與技術(shù)分類(lèi)工作。為了讓系統(tǒng)能夠得到更好的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)程序要對(duì)多語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完整的執(zhí)行，系統(tǒng)的啟動(dòng)也要十分準(zhǔn)確。

5結(jié)語(yǔ)

嵌入式系統(tǒng)以特定的用戶(hù)群體為對(duì)象進(jìn)行了多功能操作模塊的設(shè)計(jì)，它有利于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、智能化與高效性的發(fā)展。在嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，要對(duì)集成電路技術(shù)與處理器技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確運(yùn)用，向程序語(yǔ)言編寫(xiě)難度的降低與應(yīng)用功能的持久發(fā)揮提供保證。