1、計算機科學概論湖南大學信息科學與工程學院1http:/ 10.1 嵌入式系統的嵌入式系統的概念概念（a）電信（b）智能卡（c）導航（e）數字消費電子（f）汽車驅動 駕駛系統（d）計算機聯網 系統和外設 嵌入式系統的概念湖南大學信息科學與工程學院5http:/ 國際電工與電子工程師協會（IEEE）給出的定義：控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置該定義具有突出的應用色彩，不過現在看來，似乎并未充分體現嵌入式系統現今的學術內涵。嵌入式系統的概念湖南大學信息科學與工程學院6http:/ Large Scale Integration）技術的發(fā)展，可以將整個中央計算單元集成到一塊芯片上，這樣的芯

2、片也被稱作微處理器。微處理器被廣泛“嵌入”到各類產品中，并通過嵌入式軟件來實現某些特定的功能。為“嵌入式”應用而設計的微處理器也被稱為嵌入式微處理器。應用實例：用于計算器產品中的第一臺商用微處理器Intel 4004以及被廣泛應用的汽車制造業(yè)領域。汽車上的嵌入式系統嵌入式微處理器的優(yōu)勢湖南大學信息科學與工程學院9http:/ 10.2 嵌入式系統的構成嵌入式系統的構成嵌入式硬件嵌入式軟件10.2.1 嵌入式硬件湖南大學信息科學與工程學院12http:/ 湖南大學信息科學與工程學院13http:/ 嵌入式處理器通用微處理器/微控制器（MPU/MCU）專用集成電路（ASIC）高性能數字信號處理器（

3、DSP）現場可編程門陣列（FPGA）多采用32位的精簡指令集結構（RISC），取其特有的高速度、低功耗、小尺寸、價位低的特點常用來協助解決網絡與多媒體所需實時處理的高速運算問題常用來滿足特定應用的動態(tài)可編程特性等主流嵌入式微處理器嵌入式微處理器是嵌入式系統的核心組成部分，其作用相當于系統的大腦。湖南大學信息科學與工程學院14http:/ 嵌入式處理器MPU-DSP雙核片上系統MPU-FPGA可編程片上系統MPU-DSP-FPGA三核結構的可編程片上系統常見架構湖南大學信息科學與工程學院15http:/ 嵌入式處理器選擇處理器時的考慮因素市場上已有CPU 供應商處理速度功耗技術指標支持工具供應商

4、是否提供評估版湖南大學信息科學與工程學院16 嵌入式處理器實例數字電視機頂盒硬件結構湖南大學信息科學與工程學院17http:/ 存儲器存儲器是構成嵌入式系統硬件的重要組成部分，它主要用于存儲程序指令、數據以及其他重要的系統配置細節(jié)，是嵌入式計算機系統中的記憶設備。只讀存儲單元ROM隨機存儲單元RAM內部存儲器閃存Flash Memory硬盤外部存儲器湖南大學信息科學與工程學院18 輸入輸出設備輸入輸出設備常用于系統與外界交互鍵盤各種傳感器觸摸屏輸入設備顯示器發(fā)光二極管喇叭輸出設備實例：自動售賣機中的系統、移動電話中的系統10.2.2 嵌入式軟件湖南大學信息科學與

5、工程學院19http:/ 嵌入式操作系統實時系統分時系統硬實時系統：在指定的時間內未能實現一個確定的任務將會崩潰的系統，往往需要添加專門用于時間和優(yōu)先級管理的控制芯片軟實時系統：雖然對時間要求同樣重要，但出現超時情況時不會導致致命錯誤，主要通過軟件編程實現對時限的管理嵌入式操作系統特點在于多任務的管理湖南大學信息科學與工程學院21http:/ 嵌入式操作系統Palm OSWindows CE常用嵌入式操作系統嵌入式LinuxVxWorkspSOS湖南大學信息科學與工程學院22http:/ 嵌入式軟件開發(fā)特點：交叉編譯模式 嵌入式系統的軟件開發(fā)流程湖南大學信息科學與工程學院23http:/ 嵌入

6、式軟件開發(fā)實例：嵌入式系統編程框架之“Hello World”湖南大學信息科學與工程學院24http:/ 10.3 嵌入式計算的特點嵌入式計算的特點面向特定應用對象和任務設計的，具有很強的專用性，對成本、體積、功耗有一定的限制。大多有實時要求，需要有對外部事件迅速做出反應的能力。大多需要長期連續(xù)運行，對計算的可靠性和穩(wěn)定性有很高要求。許多嵌入式系統的人機交互界面也有其特殊性。實例：數碼相機湖南大學信息科學與工程學院25http:/ 10.4 嵌入式計算發(fā)展趨勢與新挑戰(zhàn)嵌入式計算發(fā)展趨勢與新挑戰(zhàn)10.4.1 嵌入式計算發(fā)展趨勢高性能低成本信息化網絡化低功耗智能化便捷化湖南大學信息科學與工程學院26http:/ 嵌入式計算所面臨的挑戰(zhàn)1.性能與內核速度之間的矛盾 系統性能受限于慢速系統組件 連線長度限制了能以內核速度訪問片上內存的大小湖南大學信息科學與工程學院27http:/ 嵌入式計算所面臨的挑戰(zhàn)2.嵌入式操作系統應具有的特點可靠性高實時性強面向應用可裁剪和移植編程體積小功耗低湖南大學信息科學與工程學院28http:/ 嵌入式計算所面臨的挑戰(zhàn)3.復雜的系統帶來