1 計算機工業(yè)的分類
以往我們按照計算機的體系結構、運算速度、結構規(guī)模、適用領域，將其分為大型計算機、中型機、小型機和微計算機，并以此來組織學科和產(chǎn)業(yè)分工，這種分類沿襲了約40年。近10年來隨著計算機技術的迅速發(fā)展，實際情況產(chǎn)生了根本性的變化，例如70年代末定義的微計算機演變出來的個人計算機(PC)，如今已經(jīng)占據(jù)了全球計算機工業(yè)的90 市場，其處理速度也超過了當年大、中型計算機的定義。隨著計算機技術和產(chǎn)品對其它行業(yè)的廣泛滲透，以應用為中心的分類方法變得更為切合實際，也就是按計算機的嵌入式應用和非嵌入式應用將其分為嵌入式計算機和通用計算機。
通用計算機具有計算機的標準形態(tài)，通過裝配不同的應用軟件，以類同面目出現(xiàn)并應用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC；而嵌入式計算機則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。
2 嵌入式系統(tǒng)(Embedded Systems)
嵌入式系統(tǒng)被定義為：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
嵌入式計算機在應用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機，一臺通用計算機的外部設備中就包含了5-10個嵌入式微處理器，鍵盤、鼠標、軟驅、硬盤、顯示卡、顯示器、Modem、網(wǎng)卡、聲卡、打印機、掃描儀、數(shù)字相機、USB集線器等均是由嵌入式處理器控制的。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計算機的應用領域。
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和各個行業(yè)的具體應用相結合后的產(chǎn)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)。
今天嵌入式系統(tǒng)帶來的工業(yè)年產(chǎn)值已超過了1萬億美元，1997年來自美國嵌入式系統(tǒng)大會(Embedded System Conference)的報告指出，未來5年僅基于嵌入式計算機系統(tǒng)的全數(shù)字電視產(chǎn)品，就將在美國產(chǎn)生一個每年1500億美元的新市場。
美國汽車大王福特公司的高級經(jīng)理也曾宣稱，“福特出售的‘計算能力’已超過了IBM”，由此可以想見嵌入式計算機工業(yè)的規(guī)模和廣度。1998年11月在美國加州圣*何塞舉行的嵌入式系統(tǒng)大會上，基于RTOS的Embedded Internet成為一個技術新熱點。
美國著名未來學家尼葛洛龐帝99年1月訪華時預言，4～5年后嵌入式智能(電腦)工具將是PC和因特網(wǎng)之后最偉大的發(fā)明。我國著名嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士98年11月在武漢全國第11次微機學術交流會上發(fā)表的《計算機的發(fā)展與技術》一文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。
文中，對未來10年以嵌入式芯片為基礎的計算機工業(yè)進行了科學的闡述和展望。
3 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的特點和要求
(Embedded System Industry, ESI)
3.1 嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè)
從某種意義上來說，通用計算機行業(yè)的技術是壟斷的。占整個計算機行業(yè)90 的PC產(chǎn)業(yè)，80 采用Intel的8x86體系結構，芯片基本上出自Intel，AMD，Cyrix等幾家公司。在幾乎每臺計算機必備的操作系統(tǒng)和文字處理器方面，Microsoft的Windows及Word占80-90 ，憑借操作系統(tǒng)還可以搭配其它應用程序。因此當代的通用計算機工業(yè)的基礎被認為是由Wintel(Microsoft和Intel 90年代初建立的聯(lián)盟)壟斷的工業(yè)。
嵌入式系統(tǒng)則不同，它是一個分散的工業(yè)，充滿了競爭、機遇與創(chuàng)新，沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。即便在體系結構上存在著主流，但各不相同的應用領域決定了不可能有少數(shù)公司、少數(shù)產(chǎn)品壟斷全部市場。
因此嵌入式系統(tǒng)領域的產(chǎn)品和技術，必然是高度分散的，留給各個行業(yè)的中小規(guī)模高技術公司的創(chuàng)新余地很大。另外，社會上的各個應用領域是在不斷向前發(fā)展的，要求其中的嵌入式處理器核心也同步發(fā)展，這也構成了推動嵌入式工業(yè)發(fā)展的強大動力。
嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的基礎是以應用為中心的“芯片”設計和面向應用的軟件產(chǎn)品開發(fā)
3.2 嵌入式系統(tǒng)具有的產(chǎn)品特征
嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用的，如果獨立于應用自行發(fā)展，則會失去市場。嵌入式處理器的功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應用要求的制約，這些也是各個半導體廠商之間競爭的熱點。
和通用計算機不同，嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應用對處理器的選擇面前更具有競爭力。嵌入式處理器要針對用戶的具體需求，對芯片配置進行裁剪和添加才能達到理想的性能；但同時還受用戶訂貨量的制約。
因此不同的處理器面向的用戶是不一樣的，可能是一般用戶，行業(yè)用戶或單一用戶。
嵌入式系統(tǒng)和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場，具有較長的生命周期。嵌入式系統(tǒng)中的軟件，一般都固化在只讀存儲器中，而不是以磁盤為載體，可以隨意更換，所以嵌入式系統(tǒng)的應用軟件生命周期也和嵌入式產(chǎn)品一樣長。另外，各個行業(yè)所以嵌入式系統(tǒng)的應用軟件生命周期也和嵌入式產(chǎn)品一樣長。另外，各個行業(yè)的應用系統(tǒng)和產(chǎn)品，和通用計算機軟件不同，很少發(fā)生突然性的跳躍，嵌入式系統(tǒng)中的軟件也因此更強調可繼承性和技術銜接性，發(fā)展比較穩(wěn)定。
嵌入式處理器的發(fā)展也體現(xiàn)出穩(wěn)定性，一個體系一般要存在8-10年的時間。一個體系結構及其相關的片上外設、開發(fā)工具、庫函數(shù)、嵌入式
應用產(chǎn)品是一套復雜的知識系統(tǒng)，用戶和半導體廠商都不會輕易地放棄一種處理器。
3.3 嵌入式系統(tǒng)軟件的特征
嵌入式處理器的應用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關鍵，對嵌入式處理器系統(tǒng)軟件和應用軟件的要求也和通用計算機有所不同。
(1) 軟件要求固態(tài)化存儲
為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。
(2) 軟件代碼高質量、高可靠性
盡管半導體技術的發(fā)展使處理器速度不斷提高、片上存儲器容量不斷增加，但在大多數(shù)應用中，存儲空間仍然是寶貴的，還存在實時性的要求。為此要求程序編寫和編譯工具的質量要高，以減少程序二進制代碼長度、提高執(zhí)行速度。
(3) 系統(tǒng)軟件(OS)的高實時性是基本要求
在多任務嵌入式系統(tǒng)中，對重要性各不相同的任務進行統(tǒng)籌兼顧的合理調度是保證每個任務及時執(zhí)行的關鍵，單純通過提高處理器速度是無法完成和沒有效率的，這種任務調度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成，因此系統(tǒng)軟件的高實時性是基本要求。
(4) 多任務操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)標準化道路的基礎
3.4 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境
通用計算機具有完善的人機接口界面，在上面增加一些開發(fā)應用程序和環(huán)境即可進行對自身的開發(fā)。而嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)，這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。
3.5 嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS開發(fā)平臺
通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應用程序接口(API)，是計算機基本組成不可分離的一部分，應用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在OS平臺上面運行，但一分離的一部分，應用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在OS平臺上面運行，但一般不是實時的。嵌入式系統(tǒng)則不同，應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行；但是為了合理地調度多任務、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質量。
3.6 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應用專家為主
通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學或計算機工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不同行業(yè)的應用相結合的，要求更多的計算機以外的專業(yè)知識，其開發(fā)人員往往是各個應用領域的專家。因此開發(fā)工具的易學、易用、可靠、高效是基本要求。
結 語
中國的單片機應用和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)走過了15年的歷程，有超過10萬名從事單片機開發(fā)應用的工程師，但95 以上是3~5個人的小組以孤軍奮戰(zhàn)的封閉方式開發(fā)幾乎不可重用的軟件。今天面對的是嵌入式系統(tǒng)工業(yè)化的潮流，如果我們不能認清嵌入式軟件必須以工業(yè)化的方式生產(chǎn)開發(fā)，不理解在短時間內裝配集成“數(shù)百人年”嵌入式產(chǎn)品軟件庫固化于芯片之中的方法，那么我們將失去更多“上游”產(chǎn)品的市場機遇；反之在我國大力推動和建設“嵌入式軟件工廠”，使我國<