嵌入式系统支柱学科的交叉与融合

　　1 嵌入式系统简史

　　1.1 嵌入式系统的诞生

　　嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。直接在嵌入式处理器与外围集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。即便有处理器内核，也是嵌入式处理器而非通用微处理器。下面用图1来解释嵌入式系统不是专用计算机。　　

　　图1 嵌入式系统的诞生、探索与发展

　　现代计算机是在微处理器基础上诞生的微型计算机。微型机诞生后，以其小体积、低价位、高可靠性，迅速走出机房，引发了大型机电设备的智能化控制要求。要求将微型计算机嵌入到大型机电设备中，承担起大型机电设备的智能化控制，这样的微型计算机便成为嵌入到特定机电系统中的专用计算机。为了与通用计算机系统相区别，把这种专用计算机称为“嵌入式计算机系统”。从嵌入式系统概念诞生于微型机的事实出发，早期可以认为嵌入式系统是专用计算机系统。

　　1.2 专用计算机探索的失败之路

　　嵌入式系统诞生后，为了满足对象系统最广泛的嵌入式应用要求，不断探索嵌入式系统的应用模式，早期都是按照专用计算机的工控机、单板机、微机单片化的思路发展。

　　工控机是将微型计算机进行机械加固、电气加固后，作为嵌入式系统应用，无法满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠、对象耦合性好的基本要求。随后，出现了板级状态的微型计算机(单板机)，减小了计算机体积、降低了价位，迅速掀起了传统电子系统的智能化改造热潮。

　　无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。人们便直接将微型计算机体系结构进行简化，集成到一个半导体芯片中，做成单片微型计算机。Motolora公司的6801系列就是由6800系列微型机简化后集成的单片微型计算机。单片微型计算机彻底解决了嵌入式系统的极小体积、极低价位，但在高可靠性及对象可控性方面没有本质上的改进。国外将芯片化的微型计算机称作Single Chip Microcomputer。

　　作为工业控制的嵌入式应用，高可靠性、对象耦合性至关重要，它已跳出传统计算机的应用要求。例如，嵌入式系统从一开始就把“死机”、“实时性”作为重要的技术问题，把与对象系统电气连接的总线、接口、系统配置作为重要的技术发展方向。因此，嵌入式系统必须摆脱“专用计算机”的羁绊，走独立的“微控制器”道路。实践证明，通用微控制器基础上的工控机、单板机、单芯片化的专用计算机的发展道路是行不通的。