計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)研究

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嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)硬件和軟件的高效率給予了嚴(yán)格的要求，先在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合形式方面進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，且設(shè)置了多功能微處理器。系統(tǒng)自動(dòng)錄入用戶應(yīng)用到的程序指令，實(shí)現(xiàn)了專用系統(tǒng)性能的改善。長(zhǎng)期性。嵌入式系統(tǒng)本質(zhì)上屬于專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，針對(duì)用戶操作中某一項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行所設(shè)置的控制模式，應(yīng)用價(jià)值得到了進(jìn)一步升級(jí)。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，其與相關(guān)產(chǎn)品的升級(jí)改良也是在同一時(shí)間進(jìn)行。實(shí)踐證明，嵌入式系統(tǒng)及其附屬產(chǎn)品在市場(chǎng)銷售中會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間。

集成電路技術(shù)用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)

集成電路（IC）是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。IC技術(shù)運(yùn)用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)解決了電子元器件的連接問題，使得系統(tǒng)內(nèi)小型元件的運(yùn)轉(zhuǎn)符合用戶應(yīng)用操作的要求，顯著提高了專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠性。（1）全定制/VLSI。在全定制IC技術(shù)中，需要根據(jù)特定的嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)來優(yōu)化各層，設(shè)計(jì)人員從晶體管的版圖尺寸、位置、連線開始設(shè)計(jì)以達(dá)到芯片面積利用率高、速度快、功耗低的最優(yōu)化性能。利用掩膜在制造廠生產(chǎn)實(shí)際芯片，全定制的IC設(shè)計(jì)也常稱為大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，具有很高的NRE成本、很長(zhǎng)的制造時(shí)間，適用于大量或?qū)π阅芤髧?yán)格的應(yīng)用[1]。（2）半定制ASIC。半定制ASIC是一種約束型設(shè)計(jì)方法，包括門陣列設(shè)計(jì)法和標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計(jì)法，要求嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用模塊相互匹配。它是在芯片制作好一些具有通用性的單元元件和元件組的半成品硬件，設(shè)計(jì)者僅需要考慮電路的邏輯功能和各功能模塊之間的合理連接即可。這種設(shè)計(jì)方法靈活方便、性價(jià)比高，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了成品率。（3）可編程ASIC?？删幊唐骷兴懈鲗佣家呀?jīng)存在，設(shè)計(jì)完成后，在實(shí)驗(yàn)室里即可燒制出設(shè)計(jì)的芯片，不需要IC廠家參與，開發(fā)周期顯著縮短?？删幊藺SIC具有較低的NRE成本，單位成本較高，功耗較大，速度較慢?？紤]到嵌入式系統(tǒng)開發(fā)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，采用可編程技術(shù)制作系統(tǒng)芯片，綜合改善了系統(tǒng)操作的性能。

處理器技術(shù)運(yùn)用于新系統(tǒng)的研發(fā)

微型嵌入式系統(tǒng)由處理器、軟硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等結(jié)構(gòu)組成，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程如圖2所示，采用先進(jìn)的處理技術(shù)是系統(tǒng)研發(fā)的重要條件。處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心元件，數(shù)字、文字、圖像、視頻等信息均要經(jīng)過嵌入式處理器才能表達(dá)信息內(nèi)容。合理運(yùn)用處理器技術(shù)強(qiáng)化了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性，規(guī)范了指令程序執(zhí)行的有序性。（1）通用技術(shù)。選擇通用型處理器在功能特性方面相對(duì)廣闊，有助于嵌入式系統(tǒng)的多功能改造。通用處理器適用于不同類型的操作系統(tǒng)，儲(chǔ)存程序之間經(jīng)過相互轉(zhuǎn)換即可安全存儲(chǔ)。計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)引入通用技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸路徑也是通用，使寄存器、邏輯單元在處理數(shù)據(jù)時(shí)具有相似的運(yùn)作流程[2]。如：研發(fā)人員只需根據(jù)用戶要求編寫程序，即可滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能的分配。（2）單一技術(shù)。計(jì)算機(jī)嵌入系統(tǒng)是針對(duì)特定用戶群體研發(fā)的專用系統(tǒng)，系統(tǒng)功能設(shè)置需堅(jiān)持單一性原則，這與通用型處理器存在著極大的差異。單一技術(shù)條件下處理器功能被簡(jiǎn)化，只根據(jù)用戶的某項(xiàng)要求執(zhí)行程序指令。解碼器是單一技術(shù)運(yùn)用的典型代表，核心功能是負(fù)責(zé)待傳輸數(shù)據(jù)的編碼、解碼，如：原始語(yǔ)言信息的壓縮、解壓等處理，研發(fā)人員設(shè)計(jì)數(shù)字電路既可滿足單一模式的要求。（3）專用技術(shù)。實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用功能的最優(yōu)化，這是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的根本目的，改善了早期通用型計(jì)算機(jī)處理器的功能特性。專用技術(shù)配備了專用指令集處理器作為控制元件，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)作為信息傳輸?shù)妮d體[4]。用戶只需將需要執(zhí)行應(yīng)用功能的程序代碼傳輸至微處理器芯片，接收到系統(tǒng)發(fā)出的執(zhí)行命令便可啟動(dòng)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行，專用處理器技術(shù)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)智能改造的必備條件。

新型系統(tǒng)研發(fā)需注意的事項(xiàng)

計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)是高科技研發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目，關(guān)系著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平。IT行業(yè)從事系統(tǒng)開發(fā)工作，必須以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)采用集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證技術(shù)等，使開發(fā)出的系統(tǒng)功能符合用戶的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[3]。需要注意的具體事項(xiàng)：①硬件是嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行程序代碼的主要組成，硬件技術(shù)決定了系統(tǒng)功能模塊的優(yōu)先級(jí)別。研發(fā)人員需注意硬件的設(shè)計(jì)技術(shù)，以芯片級(jí)、電路板級(jí)為中心，使系統(tǒng)各級(jí)功能正常的應(yīng)用。②軟件多數(shù)是執(zhí)行于計(jì)算機(jī)中的程序，在嵌入系統(tǒng)中與硬件共同完成各項(xiàng)功能的操作。系統(tǒng)研發(fā)要考慮自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換，編寫的程序語(yǔ)言不得與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)生沖突，程序模擬執(zhí)行符合標(biāo)準(zhǔn)才能啟用系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

企業(yè)經(jīng)營(yíng)收益水平持續(xù)上升，為新科技產(chǎn)品的研發(fā)提供了資金保證。嵌入式系統(tǒng)針對(duì)特定用戶群體設(shè)計(jì)了多功能操作模塊，推動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)朝著“個(gè)性、智能、高效”等趨勢(shì)發(fā)展。研發(fā)系統(tǒng)過程積極運(yùn)用集成電路及處理器技術(shù)，降低了程序語(yǔ)言編寫的難度，維持應(yīng)用功能的持久發(fā)揮。

作者：朱洪單位：四川理工學(xué)院