什么是嵌入式计算机?

嵌入式计算机是一种专用计算机系统，专门针对某个特定的应用进行设计，如网络、通信、音频、视频或工业控制等，它通常由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和用户的应用程序组成，下面将详细探讨嵌入式系统的定义、特点、分类以及发展过程：

1、嵌入式系统的定义

以应用为中心：嵌入式系统是面向特定应用的计算机系统，其设计目标是完成某一项或几项特定任务。

以计算机技术为基础：嵌入式系统建立在现代计算机技术之上，涵盖集成电路设计、系统结构、传感与检测技术等多方面内容。

软硬件可裁剪：根据应用需求，可以对系统的软件和硬件进行优化和定制，以满足功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求。

2、嵌入式系统的特点

专用性：嵌入式系统通常是为特定应用设计的，不强调通用性和可扩展性，而是注重满足特定需求。

实时性：大多数嵌入式系统需要在规定的时间内完成任务，对响应速度和可靠性有较高要求。

可裁剪性：能够根据不同应用场景，灵活调整软硬件配置，达到最优性能和成本平衡。

小型化和低功耗：嵌入式系统通常体积小、重量轻，功耗低，方便嵌入到各种设备中。

高可靠性：由于可能工作在恶劣环境中或涉及关键事务，嵌入式系统需要具备高可靠性。

3、嵌入式系统的分类

嵌入式微处理器：采用标准CPU，装配在专门设计的电路板上，具有较强的通用性和可扩展性。

嵌入式微控制器：单片机为代表，集成微处理器、存储器、I/O接口等，具有单片化、小型化、低功耗和高可靠性。

嵌入式数字信号处理器（DSP）：对系统结构和指令进行特殊设计，适合执行复杂的信号处理算法。

嵌入式片上系统（SoC）：将微处理器、存储器、外围模块集成在一块芯片上，具有高度集成、高性能和低成本的特点。

4、嵌入式系统的发展过程

早期阶段：以功能简单的可编程控制器形式存在，主要用于工业控制和武器装备。

中期发展阶段：出现高可靠、低功耗的嵌入式CPU，如ARM、PowerPC等，并支持操作系统和复杂应用程序开发。

现代发展阶段：嵌入式系统广泛应用于网络、通信、数字家电等领域，强调智能化和网络化。

嵌入式计算机作为一种专用计算机系统，以其专业性、实时性、可裁剪性、小型化和低功耗等特点，广泛应用于各个领域，从早期的简单控制器到现在高度集成的SoC，嵌入式系统经历了多个发展阶段，成为现代科技不可或缺的一部分，在选择和设计嵌入式系统时，应根据具体需求选择合适的分类和实现方式，以达到最优的性能和成本效益。