嵌入式系统：历史、技术要求与发展

"嵌入式系统的发展历史、特点与组成" 嵌入式系统是计算机科学中的一个重要分支，其历史可以追溯到20世纪70年代，伴随着单片机的诞生。自那时以来，随着嵌入式微处理器和微控制器的广泛应用，嵌入式系统已经经历了近30年的发展。这一领域的核心在于将计算机技术嵌入到特定的对象体系中，实现对象的智能化控制，这与通用计算机系统专注于高速计算和大数据处理有着显著区别。 嵌入式系统的本质特征在于其定制化和针对性。它们通常需要满足严格的功能、可靠性和成本要求，同时在体积和功耗方面也有特殊限制。与通用计算机追求的高性能和大容量存储不同，嵌入式系统更注重嵌入性能、控制能力和高可靠性。这种差异导致嵌入式系统走向了单芯片化的发展道路，使得传统的电子系统逐渐演变为智能化的现代电子系统。 在中国，嵌入式系统被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础的可裁剪系统，适用于对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。一个典型的嵌入式系统包括四个组成部分：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序。这些组件协同工作，实现对其他设备的控制、监视或管理功能。 嵌入式系统的结构层次分明，从底层到顶层依次是硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。硬件层包含了嵌入式微处理器，如ARM或MIPS等，以及各种存储器（如SDRAM、ROM、Flash等）和接口（如A/D、D/A、I/O等）。这些接口允许嵌入式系统与外部设备通信，执行特定任务。中间层可能包括驱动程序和其他硬件抽象层，系统软件层通常包括实时操作系统（RTOS），如Linux或VxWorks，而应用软件层则包含根据具体应用场景开发的用户程序。 嵌入式系统的执行装置，即被控对象，可以根据设计需求从简单的电机到复杂的机器人系统不等。例如，手机的震动马达和SONY智能机器狗都是嵌入式系统的实例，它们通过集成的微控制器和传感器执行预定的动作并感知环境信息。 嵌入式系统是现代科技不可或缺的一部分，广泛应用于消费电子、工业自动化、医疗设备、汽车电子、航空航天等多个领域。随着技术的不断进步，嵌入式系统的应用范围将持续扩展，为我们的生活带来更多的便利和智能化体验。