嵌入式系統(tǒng)是嵌入式軟件與IC發(fā)展基礎
嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。
在社會日益信息化的今天,計算機和網(wǎng)絡的應用已經(jīng)全面滲透到日常生活中。各種應用嵌入式系統(tǒng)的電子產品隨處可見,如人們平常用的手機、攝像機、、汽車,乃至工業(yè)控制、、航空等設備都要用到嵌入式系統(tǒng)。在經(jīng)濟發(fā)達國家,每個家庭平均擁有255個嵌入式系統(tǒng),如每輛汽車平均裝有35個嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的應用正廣泛進入到工業(yè)、軍事、通信、運輸、金融、醫(yī)療、氣象、農業(yè)等眾多領域。
作為兩大類計算機系統(tǒng)之一的專用計算機系統(tǒng),即嵌入式系統(tǒng),在應用數(shù)量上已經(jīng)遠遠超過傳統(tǒng)的通用計算機系統(tǒng)。全世界微處理器產量的95%都用于嵌入式系統(tǒng),是用于通用計算機系統(tǒng)的近10倍。而且,每100億美元微處理器芯片的應用,會產生2000億美元的嵌入式系統(tǒng)的產值,帶來1萬億美元的嵌入式系統(tǒng)應用產品的效益。
嵌入式系統(tǒng)應用的主要對象是需要數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡化的裝備和產品,嵌入式系統(tǒng)的應用不僅會改善人們的生活,也將會改變傳統(tǒng)工業(yè)的生產、經(jīng)營和服務方式,促進相關企業(yè)的信息化與工業(yè)化的融合,可為企業(yè)取得豐厚的社會效益和經(jīng)濟效益。
目前,我國對嵌入式系統(tǒng)的應用產值還沒有專項統(tǒng)計,但從已有的軟件產值的統(tǒng)計看到:2007年我國軟件產業(yè)實現(xiàn)收入5834.3億元,其中:軟件技術服務收入1373.8億元,占軟件產業(yè)收入的23%,是5年前的6.7倍;嵌入式軟件收入1416.2億元,所占比重為24.3%,是5年前的4.3倍;軟件產品收入1782.8億元,所占比重為30.5%,與5年前基本持平;系統(tǒng)集成收入1067.7億元,所占比重為18.3%,比5年前下降了2.9個百分點。在歷年國家宣布的軟件百強企業(yè)中,位居前10名的企業(yè)大多都是嵌入式系統(tǒng)應用企業(yè)。
嵌入式系統(tǒng)是專用計算機系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)無論應用在何處,其基本功能都是一樣的,即通過運行不同的嵌入式軟件實現(xiàn)不同的應用目的。雖然嵌入式系統(tǒng)在外部形狀、應用對象、工作環(huán)境等方面與通用計算機系統(tǒng)有很大區(qū)別,但是系統(tǒng)的基本組成、運行方式等都是一樣的。
通用計算機系統(tǒng)由硬件和軟件組成,嵌入式系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。通用計算機系統(tǒng)的硬件由運算器、控制器、存儲器、接口、總線、電源等組成,嵌入式系統(tǒng)的硬件也是由同樣功能的部件組成。通用計算機系統(tǒng)有鍵盤、顯示器、、外部存儲器、打印機、掃描儀等外部設備,嵌入式系統(tǒng)除需要時可連接使用通用計算機系統(tǒng)的幾乎所有外部設備外,還有本系統(tǒng)常用的、、干簧管、光電管、限位、電機等用于數(shù)據(jù)定位、采集、轉換、傳輸、驅動等功能的外部設備。
從軟件分類上看:通用計算機系統(tǒng)的軟件由系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件組成,嵌入式系統(tǒng)的軟件也是由系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件這三部分軟件組成。從運行方式上看:通用計算機系統(tǒng)可獨立工作,也可通過聯(lián)網(wǎng)集中或分布式運行。嵌入式系統(tǒng)同樣可獨立工作,也可通過聯(lián)網(wǎng)集中或分布式運行。因此,嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)都是計算機系統(tǒng)。
但是,嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)在外部形狀、應用對象、工作環(huán)境、技術指標等方面有許多不同。嵌入式系統(tǒng)的主要特點有三:一是無處不在,無處不有;二是軟硬兼施,相互融合,根據(jù)應用和設計需要,軟件可硬化,硬件也可軟化;三是量體裁衣,為每個應用單獨制造,軟件和硬件都要求冗余最少。
當前,嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)正向兩個不可兼容的技術方向發(fā)展。通用計算機系統(tǒng)的發(fā)展方向是爭取不斷地提高速度和存儲容量,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展方向是超小型、超低價位、高可靠性和易耦合。
通用計算機系統(tǒng)如被確定為某項工作專門服務時,也可稱為專用計算機系統(tǒng);如:財務管理計算機系統(tǒng)、人事管理計算機系統(tǒng)等。這些通用計算機系統(tǒng)去掉專項服務的任務,更換軟件后,甚至不需更換軟件也可專門或同時為工作服務。嵌入式系統(tǒng)則不同,它的硬件和軟件都是為特定的應用對象“量身定做”,僅為定做的應用對象工作,是真正意義上的專用計算機系統(tǒng)。
嵌入式系統(tǒng)是走下桌面、走出機房,嵌入到應用設備中運行的專用計算機系統(tǒng)。因此不稱嵌入式系統(tǒng)為專用計算機系統(tǒng),是要與那些通用計算機系統(tǒng)中的某種專用系統(tǒng)相區(qū)別的。
解放思想發(fā)展嵌入式系統(tǒng)
通用計算機系統(tǒng)進行軟件設計,包括計算機輔助設計、輔助制造、科學計算、工程設計等,實現(xiàn)了智力替代平臺。通用計算機系統(tǒng)智力平臺的模式,推動了嵌入式系統(tǒng)的智力嵌入,使計算機形成了兩個領域:一個是通用計算機系統(tǒng)領域,另一個是嵌入式系統(tǒng)領域。在嵌入式系統(tǒng)領域中,智力嵌入是將嵌入式系統(tǒng)嵌入到對象體系中,提供了智力嵌入模式。通用計算機系統(tǒng)的智力平臺的模式和嵌入式系統(tǒng)的智力嵌入模式,是計算機產業(yè)革命的兩個模式。通用計算機系統(tǒng)應用幫助人類認識世界,嵌入式系統(tǒng)應用幫助人類改造世界。
嵌入式系統(tǒng)是計算機產業(yè)革命中近期開始熱門的領域。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。隨著后PC時代來臨,嵌入式系統(tǒng)的應用呈現(xiàn)系統(tǒng)復雜化、應用多樣化、硬件集約化、軟件平臺化等特點。嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展和廣泛應用,正在繼續(xù)將計算機產業(yè)革命引向深入。
我國軟件和集成電路產業(yè)得到國務院18號文件和相關優(yōu)惠政策的近10年扶持,取得了長足發(fā)展,但在關鍵的技術和工藝上沒有太多突破,缺少自主知識產權,與先進國家同行業(yè)的水平差距還沒有明顯縮小。這些問題與軟件和集成電路產業(yè)發(fā)展快、不易趕上,高端的技術難度高、不易攻克有關,也與產業(yè)發(fā)展環(huán)境和國家扶持政策有關。
解放思想,要對以往支持的國家有關優(yōu)惠政策進行客觀有效性分析。分析的焦點包括:是繼續(xù)采用退稅扶持,還是按服務行業(yè)收稅;是繼續(xù)扶持全產業(yè)發(fā)展,還是重點扶持關鍵技術和工藝發(fā)展;是鼓勵企業(yè)間百舸爭流,都去爭大,還是引導企業(yè)間資源整合,優(yōu)勢互補,通過兼并或加盟等方式把少數(shù)企業(yè)做大;是繼續(xù)全力以赴扶持軟件和集成電路產業(yè)發(fā)展,還是兼顧這兩個產業(yè)的上、下游產業(yè)鏈的建設和發(fā)展等。
嵌入式系統(tǒng)是嵌入式軟件和集成電路發(fā)展的根本
時至今日,在計算機產業(yè)革命中,通用計算機系統(tǒng)的軟、硬件技術已進入壟斷階段。
在通用計算機系統(tǒng)中PC機占90%,PC機的80%采用英特爾的8x86體系結構,所用芯片基本上都出自英特爾、AMD、Cyrix等幾家集成電路公司。PC機必備的操作系統(tǒng)和文字處理器方面,微軟的Windows及Word系統(tǒng)占80%-90%。此外,憑借操作系統(tǒng)還可以搭配應用程序。
嵌入式系統(tǒng)則不同,它是一個分散的應用產業(yè),充滿了競爭、機遇與創(chuàng)新,沒有哪一個系列的處理器、操作系統(tǒng)或少數(shù)公司、少數(shù)產品就能夠壟斷嵌入式系統(tǒng)產業(yè)的全部市場。因此,嵌入式系統(tǒng)領域的產品和技術,必然是高度分散的,留給各個行業(yè)的中小規(guī)模高技術公司很大的創(chuàng)新余地,帶來了獲取自主知識產權的很多機遇。另外,社會上的各個應用領域是在不斷向前發(fā)展的,用戶需求在不斷細化,嵌入式系統(tǒng)也需同步發(fā)展,這也構成了推動嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的強大動力。
在嵌入式系統(tǒng)中,硬件是支撐,軟件是靈魂。每個嵌入式系統(tǒng)都需要嵌入式軟件來提供滿足應用需求的靈活多樣的特制功能。嵌入式系統(tǒng)應用廣泛,決定了嵌入式軟件在系統(tǒng)中占據(jù)重要地位,嵌入式軟件是嵌入式系統(tǒng)產業(yè)的一個重要基礎。此外,專用集成電路是嵌入式系統(tǒng)產業(yè)的另一個重要基礎。嵌入式系統(tǒng)產業(yè)的基礎就是以應用為中心的“集成電路”設計技術和面向應用的軟件產品開發(fā)技術。
當今嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展主要依托于軟件和集成電路行業(yè)的技術發(fā)展;同時,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展又成為軟件和集成電路行業(yè)的主要市場。嵌入式軟件只有通過嵌入式系統(tǒng)的硬件才可進入各行各業(yè)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化服務產品中;企業(yè)只有生產有嵌入式系統(tǒng)的批量產品,并且穩(wěn)定后才可能去進行集成電路設計。沒有嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,嵌入式軟件將成為無本之木,集成電路行業(yè)將成為無米之炊。沒有嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,在嵌入式軟件與集成電路行業(yè)之間存在斷層,用巨資引進的集成電路設計和生產設備將會閑置或大材小用。