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1.1.2 嵌入式系统的特点

作为一类特殊的计算机应用系统,嵌入式系统具备如下主要特征。

1.嵌入式系统一般具有专用性

通常,嵌入式系统不是通用系统,而是面向用户、面向应用的,一般会与用户和应用相结合,作为其中的某个专用系统或模块出现。嵌入式系统的设计、开发及针对操作系统的裁剪都以满足特定领域、特定应用要求为目标,目的是确保冗余最小、效率最高和功耗均衡,力图获得最佳性能,如专用于飞行器控制的飞行控制系统、用于核电站或电力装备的控制系统等。

2.嵌入式系统的软硬件可进行裁剪

作为专用的计算机系统,嵌入式系统可以根据实际的需要对软硬件进行选择,具有极大的灵活性和可选择性。

3.嵌入式系统精简、内核小

考虑到成本、资源、空间等严格限制,嵌入式系统往往需要在满足系统要求的前提下达到资源使用尽可能少,一般支持开放性和可伸缩性的体系结构,由此导致嵌入式操作系统的内核比通用操作系统小得多。例如,ENEA公司的OSE分布式系统内核仅为5KB,在大大节省存储和运行空间的同时可达到较高的性能。

4.嵌入式系统一般要求具有很高的实时性

嵌入式系统通常都具有实时性要求,因为多数嵌入式系统的应用场景比较苛刻,对时间、体积、功耗等有严格要求。系统实时性差,会导致严重甚至是灾难性的后果,如核电站控制、航天器入轨、飞行控制、航空发动机控制、雷达目标捕获识别等均要求时间非常精准。

5.嵌入式处理器受到应用要求的制约

嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的处理器上实现更高的性能和效率,这样才能在具体应用中更具竞争力。与通用处理器相比,嵌入式处理器将大部分工作用在为特定用户群设计的系统中,且通常具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把很多任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,与网络的联系也越来越紧密。

嵌入式微处理器通常具有以下4个特点:

·采用可扩展的体系结构,能迅速开发出满足应用的高性能的嵌入式微处理器。

·对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务且有较短的中断响应时间,从而使内部代码和实时内核的执行时间减到最低限度。

·具有很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件故障诊断。

·嵌入式微处理器必须功耗很低,便携式的无线及移动计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,功耗只有毫瓦甚至微瓦级。

6.嵌入式系统软件要求固化、可靠

嵌入式系统软件是实现嵌入式系统功能的关键和核心要素。为了提高软件执行速度和系统可靠性,嵌入式软件一般都固化在存储器芯片或单片机中,而不是存储于磁盘等载体中,因此要求软件代码具有很高的质量、可靠性、安全性和实时性。

7.嵌入式系统需要专门的开发工具和环境

嵌入式系统使用广泛,但是对于成本、体积、功耗都有较多的要求,目的是更为精巧地嵌入应用中。嵌入式系统本身不具备自主开发能力,系统开发完成并固化到特定硬件(目标机)以后,用户一般无法对其进行修改。嵌入式系统往往是在通用计算机(宿主机)上进行模拟开发并利用调试和仿真工具进行调试,最终通过链接器下载、固化。 igd9iSG8pRkEZ1/20Y7mRcdhn54knYadtKbNF1ITS6FD+wGiKV7WPDcu9DLX4QCn

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