計算機嵌入式系統開發技術研究

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嵌入式系統設計對硬件和軟件的高效率給予了嚴格的要求，先在系統結構組合形式方面進行簡化處理，且設置了多功能微處理器。系統自動錄入用戶應用到的程序指令，實現了專用系統性能的改善。長期性。嵌入式系統本質上屬于專用計算機系統，針對用戶操作中某一項設備運行所設置的控制模式，應用價值得到了進一步升級。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，其與相關產品的升級改良也是在同一時間進行。實踐證明，嵌入式系統及其附屬產品在市場銷售中會持續很長的時間。

集成電路技術用于嵌入式系統開發

集成電路（IC）是采用半導體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。IC技術運用于嵌入式系統開發解決了電子元器件的連接問題，使得系統內小型元件的運轉符合用戶應用操作的要求，顯著提高了專用計算機系統的安全可靠性。（1）全定制/VLSI。在全定制IC技術中，需要根據特定的嵌入式系統的數字實現來優化各層，設計人員從晶體管的版圖尺寸、位置、連線開始設計以達到芯片面積利用率高、速度快、功耗低的最優化性能。利用掩膜在制造廠生產實際芯片，全定制的IC設計也常稱為大規模集成電路設計，具有很高的NRE成本、很長的制造時間，適用于大量或對性能要求嚴格的應用[1]。（2）半定制ASIC。半定制ASIC是一種約束型設計方法，包括門陣列設計法和標準單元設計法，要求嵌入式系統結構設計與應用模塊相互匹配。它是在芯片制作好一些具有通用性的單元元件和元件組的半成品硬件，設計者僅需要考慮電路的邏輯功能和各功能模塊之間的合理連接即可。這種設計方法靈活方便、性價比高，縮短了設計周期，提高了成品率。（3）可編程ASIC。可編程器件中所有各層都已經存在，設計完成后，在實驗室里即可燒制出設計的芯片，不需要IC廠家參與，開發周期顯著縮短。可編程ASIC具有較低的NRE成本，單位成本較高，功耗較大，速度較慢。考慮到嵌入式系統開發屬于高新技術產業，采用可編程技術制作系統芯片，綜合改善了系統操作的性能。

處理器技術運用于新系統的研發

微型嵌入式系統由處理器、軟硬件、操作系統、應用程序等結構組成，嵌入式系統開發流程如圖2所示，采用先進的處理技術是系統研發的重要條件。處理器是計算機系統的核心元件，數字、文字、圖像、視頻等信息均要經過嵌入式處理器才能表達信息內容。合理運用處理器技術強化了數據存儲的安全性，規范了指令程序執行的有序性。（1）通用技術。選擇通用型處理器在功能特性方面相對廣闊，有助于嵌入式系統的多功能改造。通用處理器適用于不同類型的操作系統，儲存程序之間經過相互轉換即可安全存儲。計算機嵌入式系統開發引入通用技術，數據傳輸路徑也是通用，使寄存器、邏輯單元在處理數據時具有相似的運作流程[2]。如：研發人員只需根據用戶要求編寫程序，即可滿足計算機系統功能的分配。（2）單一技術。計算機嵌入系統是針對特定用戶群體研發的專用系統，系統功能設置需堅持單一性原則，這與通用型處理器存在著極大的差異。單一技術條件下處理器功能被簡化，只根據用戶的某項要求執行程序指令。解碼器是單一技術運用的典型代表，核心功能是負責待傳輸數據的編碼、解碼，如：原始語言信息的壓縮、解壓等處理，研發人員設計數字電路既可滿足單一模式的要求。（3）專用技術。實現具體應用功能的最優化，這是嵌入式系統開發的根本目的，改善了早期通用型計算機處理器的功能特性。專用技術配備了專用指令集處理器作為控制元件，運用數字信號作為信息傳輸的載體[4]。用戶只需將需要執行應用功能的程序代碼傳輸至微處理器芯片，接收到系統發出的執行命令便可啟動嵌入式系統運行，專用處理器技術是計算機系統智能改造的必備條件。

新型系統研發需注意的事項

計算機嵌入式系統是高科技研發的重點項目，關系著計算機應用技術的發展水平。IT行業從事系統開發工作，必須以先進的科學技術為基礎，重點采用集成電路技術、微處理器技術、設計驗證技術等，使開發出的系統功能符合用戶的應用標準[3]。需要注意的具體事項：①硬件是嵌入式系統執行程序代碼的主要組成，硬件技術決定了系統功能模塊的優先級別。研發人員需注意硬件的設計技術，以芯片級、電路板級為中心，使系統各級功能正常的應用。②軟件多數是執行于計算機中的程序，在嵌入系統中與硬件共同完成各項功能的操作。系統研發要考慮自然語言與計算機語言之間的轉換，編寫的程序語言不得與計算機語言發生沖突，程序模擬執行符合標準才能啟用系統。

結語

企業經營收益水平持續上升，為新科技產品的研發提供了資金保證。嵌入式系統針對特定用戶群體設計了多功能操作模塊，推動計算機系統朝著“個性、智能、高效”等趨勢發展。研發系統過程積極運用集成電路及處理器技術，降低了程序語言編寫的難度，維持應用功能的持久發揮。

作者：朱洪單位：四川理工學院