現代計算機產業革命——嵌入式系統
——
加入技術交流群
實際上，20世紀的計算機產業革命意義更加深遠、偉大，這兩次產業革命有很多可比性。從宏觀角度看，18世紀是 動力機械產業革命，蒸汽機是其中的動力機械，現代產業革命是計算機的產業革命，計算機技術成為核心驅動力；18世紀產業革命催生了資本經濟，現代計算機產業革命催生了知識經濟；18世紀產業革命的成果是提供了動力機械的平臺和動力機械的嵌入，蒸汽機、內 燃機和電動機等機械為工業發展提供了動力平臺，并且提供了動力器械的嵌入方式，計算機產業革命中，通用計算機提供了智力平臺，嵌入式系統嵌入到對象體系中間，提供了智力內核的嵌入；動力機械產業革命完成了人類體力勞動的替代，計算機產業革命完成了人類腦力勞動的替代。這兩次產業革命都有深遠的意義。
回顧兩次產業革命，18世紀產業革命的技術基礎是蒸汽機、內燃機和電動機，能源實現了蒸汽動力、石油動力、電動力，是歸一化的機械動力。只有形成歸一化的動力機械，并以各種方式嵌入所有基礎領域，才能催生出產業革命，它的發展模式是機械的動力平臺嵌入。
計算機產業革命的技術基礎是集成電路、微處理器、微型計算機，它的計算手段起到了智力替代的作用。通用計算機智力平臺的模式，推動了嵌入式系統的智力嵌入，整個現代計算機形成了兩個領域，一個是通用計算機領域，一個是嵌入式領域。
通用計算機提供了智力平臺，主要實現軟件設計，包括計算機輔助設計、輔助制造、科學計算、工程設計等，實現了智力替代平臺；在嵌入式計算機領域中，智力嵌入是將嵌入式系統嵌入到對象體系中，這個對象體系包含家用電器、智能儀表、工控單元等多個領域，嵌入式是帶計算機內核的設備，所以提供了智力平臺和智力嵌入模式，這就是計算機革命的兩個模式。
嵌入式計算機出現以后，通用計算機和嵌入計算機分道揚鑣，出現了兩個不同的發展方向，嵌入式系統的發展走向單片機的道路，直到現在單片機仍然是嵌入式系統的重要發展方向。
通用計算機承擔智力平臺的革命，嵌入式系統承擔智力嵌入的革命，這是兩個不可兼容的技術發展方向。所以通用計算機承擔的任務是高速海量的數字計算，而嵌入式系統主要滿足對象系統的全面智能化要求。現在通用計算機不斷地提高速度和存儲容量，而嵌入式系統中，8位計算機仍然是一個很主要的應用形式。嵌入式系統的發展方向是超小型、超低價位、高可靠性和易耦合。嵌入到對象體系時，原對象系統應該和電子系統具備很好的耦合，包括傳感器、傳感器接口、驅動器接口、人機界面等。除了物理耦合性，還需要科學的耦合性，研究人員應對所涉及的技術原理深入了解。
單片機是嵌入式發展的必然道路，通用計算機的體系結構不能替代嵌入式系統，必須建立一個創新的體系結構。英特爾最早提出了嵌入式系統經典的硬件體系，這個體系精簡、高效、高可靠，它的指令系統突出控制功能，外部總線易擴展、易配置，提供了在32位系統中必須遵循的特殊功能計算機管理模式，不管將來擴展任何電路單元，都遵循歸一化的特殊功能管理模式。另外英特爾還帶來了原創嵌入式操作系統。早期嵌入式操作系統受通用計算機影響太大，作為原創RTOS實時多任務操作系統，設計時必須考慮實時性、多任務性。
嵌入式的發展是從單片機、微控制器再到SoC的發展，單片機是最早的嵌入式概念。嵌入式系統二三十年的發展史中，內核是發展最慢的，但也是最穩定的，因為嵌入式內核追求智能化控制，是外部接口和對象的耦合關系。
嵌入式系統新時代
單片機時代也屬于嵌入式時代，不過單片機進入電子應用領域，主要面向智能儀表、家用電器、工控單位等領域。在通訊網絡遍布的后PC時代，很多計算機人才進入這個領域，形成了嵌入式系統全面發展的新時代，它和單片機時代是銜接的。單片機和嵌入式系統是兩個時代概念，但其內涵相同，單片機是嵌入式獨立發展的時代，兩者之間并沒有技術本質的差異，都遵循MCU和SoC道路。
嵌入式系統包含四個支柱學科：微電子學、計算機學科、電子學科和對象學科，四個學科共同促進嵌入式系統發展。其中對象學科和其他三個學科之間差異最大，所有嵌入式產品從對象學科中走出來，無論是計算機學科、微電子學科還是電子技術學科，都為嵌入式應用提供了一個廣闊的平臺，對象系統在這個平臺上實現嵌入式系統的應用。
嵌入式系統新型的產業模式是一個扇形產業結構，和資本經濟時代一體化封閉的產業結構有本質的差別。此外，半導體產業中還突顯了知識產權產業，嵌入式產業從百花齊放開始向技術集權方向發展。技術集權方式對整個產業發展很有利，可以做到技術上的高度統一和協調。平臺模式的發展日益明顯，微電子學科、計算機學科、電子學科都為對象學科構建理想的平臺，提供最適合的集成開發環境和操作系統。
評論