嵌入式系统详解：从基础到开发

"嵌入式系统及开发系统的学习资料，涵盖了嵌入式系统的基本概念、硬件发展、软件开发以及操作系统和系统开发的详细内容。由陈香兰教授讲解，涉及中国科学技术大学计算机学院的相关课程。" 嵌入式系统是集成在更大型设备中的专用计算系统，通常用于执行特定功能。它们的定义强调其被嵌入到设备中，而非作为独立的通用计算机。嵌入式系统可以是简单的控制单元，如家电控制器，也可以是复杂的系统，如自动驾驶汽车的控制系统。这些系统的特点包括高效能、低功耗、实时性以及对特定任务的高度定制化。 嵌入式系统的体系结构通常包括处理器、存储器、输入/输出接口和外围设备。处理器是核心组件，可以是嵌入式微处理器（MPU）、嵌入式微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）或片上系统（SoC）。MPU专注于高性能计算，MCU则更注重整合多种功能，DSP专为信号处理设计，而SoC将多个组件集成在一个芯片上，以实现更紧凑和高效的解决方案。 嵌入式硬件的发展反映了技术的进步。随着工艺制程的不断缩小，嵌入式系统的性能不断提高，同时尺寸和功耗持续降低。SoC的出现使得在单一芯片上集成CPU、GPU、通信模块等成为可能，极大地推动了嵌入式系统的广泛应用。 嵌入式软件开发包括编写固件、驱动程序以及应用软件。这些软件通常需要针对特定硬件进行优化，并且可能需要运行在特定的嵌入式操作系统之上。嵌入式操作系统的选取对于系统的性能、可靠性和实时性至关重要。例如，RTOS（实时操作系统）在保证任务及时响应方面尤为关键。 嵌入式操作系统是嵌入式系统开发的重要组成部分，它为应用程序提供运行环境，管理硬件资源，以及实现任务调度、内存管理等功能。基于嵌入式操作系统的应用开发需要考虑系统的资源限制，如内存大小、处理器速度等，以及满足实时性的需求。 在嵌入式系统开发过程中，衡量系统性能的指标包括处理器速度、内存容量、功耗、启动时间和系统稳定性等。开发者需要在这些指标之间找到平衡，以确保系统在实际应用中的高效和可靠。 课程的小结和作业部分可能涉及对所学概念的巩固，通过实践项目或问题解答来深化理解。陈香兰教授的讲解涵盖了嵌入式系统的全貌，从基础理论到实际应用，为学习者提供了全面的学习资源。