摩尔定律与嵌入式系统发展：信息技术趋势探索

嵌入式(计算机)系统是信息技术领域的一个关键部分，它结合了计算机科学、电子工程、通信技术等多种专业知识，致力于将计算功能嵌入到日常设备中，实现高效、低功耗的智能操作。第一章主要介绍了嵌入式系统的概论和发展趋势。 首先，计算机的应用形式被区分为主流的通用计算机和针对特定应用设计的嵌入式计算机。通用计算机适用于广泛的计算任务，而嵌入式计算机则专注于简化和优化特定功能，如汽车导航系统、家用电器中的控制系统等。普适计算和泛在通信的概念强调了计算机的无缝融入日常生活，无论是在大型服务器还是微型设备上，都能提供个性化的服务。 半导体技术对计算机发展起着决定性作用。从机械式计算机到电子式计算机，再到现代的片上系统SoC和NoC（片上网络），这些技术进步推动了微型化和集成度的提升，使得单个芯片能承载越来越多的功能。SoC将多个功能模块集成在一个芯片上，NoC则是芯片内部不同模块间快速通信的关键。 嵌入式系统的特点包括低功耗、实时性强、专用性强和系统级设计。随着技术的发展，嵌入式系统朝着更小型、更智能、更网络化的方向发展，如物联网(IoT)和5G通信的兴起，使得设备间的连接更为紧密，数据交换更加高效。 章节内容还包括了对IT行业的四大定律的讨论。摩尔定律预测微处理器的性能每18个月翻一番，而贝尔定律则关注价格和体积的减半。吉尔德定律预见到网络带宽的增长速度远超处理器，这为互联网时代的爆发奠定了基础。最后，麦特卡尔夫定律强调网络价值随着用户数量的平方增长，体现了网络的社会经济效应。 本章还提及了能源节省、数字生活、传感器网络、视频会议、网络安全和下一代网络技术等前沿话题，这些都是嵌入式系统和信息技术发展的重要驱动力。此外，历史上的里程碑事件，如二进制的提出、电子管的发明和晶体管的诞生，展示了科技演进的连续性和创新的重要性。 学习嵌入式系统设计，学生需掌握计算机的分类，理解通用计算机与嵌入式计算机之间的区别，并熟悉相关的理论和实践，以便应对未来信息技术的挑战。第一章的学习通过习题和思考题帮助学生巩固理解，为后续深入研究打下坚实的基础。