計算機嵌入式系統(tǒng)的核心技術分析

郭杰

摘要：計算機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)改變了計算機技術的發(fā)展及應用環(huán)境，它具有個性化、綜合化、性能化與長期性等特征，在軟件與硬件兩個層面對系統(tǒng)的正常運作進行調(diào)控，深入研究與開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，是當前乃至今后較長時期計算機行業(yè)改革的重點方向與內(nèi)容之一。文章就此圍繞計算機嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的常用核心技術展開研究。

關鍵詞：計算機；嵌入式系統(tǒng)；系統(tǒng)開發(fā)；集成電路技術；處理器技術

通過開發(fā)計算機嵌入式系統(tǒng)，可以向操作系統(tǒng)的調(diào)控工作提供幫助，自動控制連接于計算機之上的其他設備，實現(xiàn)多功能技術應用模式的構建。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)期間，各項操控技術需得到科學與靈活的運用，為新型系統(tǒng)對設備操作要求的滿足提供可靠保證。

1計算機嵌入式系統(tǒng)的特點

嵌入式系統(tǒng)以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，在對其相關功能、可靠性、成本、體積以及功耗等條件提出嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)中有著較好的適用性，它能對眾多計算機用戶的操控需求予以滿足，具有成本、體積等的顯著優(yōu)勢。

1.1個性化

在計算機應用日益普及的背景下，用戶對控制系統(tǒng)提出了愈發(fā)嚴格的要求，通用型系統(tǒng)的適用性逐漸降低，這加速了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。嵌入式系統(tǒng)借助其小型化的空間占有率，在各行各業(yè)用戶中均實現(xiàn)了個性化的高效率發(fā)展。

1.2綜合化

圍繞綜合化這一特征，計算機嵌入式系統(tǒng)能夠對多種科學技術例如計算機應用技術、電子信息技術以及無線通信技術等進行高度的整合。以綜合化為依據(jù)，人員分配、科研工作、資金投入等因素開始向密集型演變，因此綜合化特征對嵌入式系統(tǒng)的密集性特征起決定性作用。新開發(fā)的嵌入式集成系統(tǒng)在計算機多功能操作應用中的適用性比較高。

1.3性能化

與單一計算機系統(tǒng)相比，性能化嵌入式計算機系統(tǒng)的操作功能顯著增強，在執(zhí)行高度復雜的程序代碼之時，效率也實現(xiàn)了一定程度的提高。與以往系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)的結構是由多種復雜原件構成的，通過簡單模式的組合與處理，對統(tǒng)一性系統(tǒng)模塊處理技術加以應用，以此對系統(tǒng)內(nèi)部作出專業(yè)化的解讀，這便要求將微型處理器放置于一些系統(tǒng)原件中。除此之外，嵌入式系統(tǒng)的應用還能夠在一定程度上對自動化處理予以實現(xiàn)，在系統(tǒng)內(nèi)部對數(shù)據(jù)執(zhí)行自動化處理操作，通過將多種數(shù)據(jù)轉化為相應的指令，在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)轉化，進而更加深入且整體地完善系統(tǒng)性能。

1.4長期性

與以往的單程式系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)的長期性特征比較明顯，它需要對智能化的數(shù)據(jù)分析及處理技術加以利用，通過操作員的操控，使數(shù)據(jù)實現(xiàn)向智能型代碼的轉化，最終在固定的處理設備中完成設備的高效運行。其處理模式的完成以操作用戶的真實性體驗為支撐，有著一定的自主選擇性特征，故而，在今后的科技領域應用中，嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢比較顯著，利用這一技術，科技市場可以實現(xiàn)更好的轉變與發(fā)展，相較于其他技術而言，該項技術的銷售預期潛力更大。

2嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的核心技術與應用

集成電路技術（IC）對半導體操作工藝予以采用，它基于一小塊單晶硅片對晶體管、電阻器與電容器等工作元件進行操作，還要采用多層布線方法，或者遵循隧道布線設計要求設計組合電子電路。在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，IC技術能夠讓電子元器件建立起相關的連接關系，使系統(tǒng)內(nèi)部的小型元件與用戶操作的應用相符合，實現(xiàn)專用計算機系統(tǒng)安全性能的提升。具體地，IC技術還包括以下內(nèi)容。

2.1全定制卻VLSI

全定制IC技術要求以指定的嵌入系統(tǒng)數(shù)字為依據(jù)對各層進行優(yōu)化，設計人員需要根據(jù)晶體大小的版圖、相關位置以及連線方式等對芯片面積予以處理，以此擴大利用率，在提速的同時實現(xiàn)能耗的降低。利用掩膜制造生產(chǎn)的芯片，所制定的IC設計有比較大的規(guī)模，制造時間也較長，NRE成本高，在大量或者有著嚴格性能要求的應用中更為適用。

2.2半定制ASIC

這種技術具有約束性，所用到的方法有門陣列設計法與標準單元設計法兩種，對嵌入式系統(tǒng)結構設計同應用模塊之間的匹配有較高的要求。該種設計方法比較靈活，有較高的性價比，在設計過程中，設計人員只需對電路的邏輯功能與各功能模塊之間的合理連接加以考慮，它有利于設計周期的縮短，成品率可以得到相對有效的保證。

2.3可編程ASIC

在可編程器件中，已經(jīng)具備了全部的層次，在設計結束以后，便能在實驗室進行設計芯片的燒制，這一過程無需IC廠家參與，可以極大地縮短開發(fā)周期。可編程ASIC的NRE成本比較低，但是其單位成本較高，功耗大且速度較為緩慢。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)是高新技術產(chǎn)業(yè)的工作，基于這一考慮，在制作系統(tǒng)芯片之時可以對可編程技術予以采用，這能對系統(tǒng)操作性能予以綜合性的改善。

3處理器技術

處理器、軟件、硬件、操作、系統(tǒng)、應用以及程序等共同構成微型嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)研發(fā)的關鍵在于其流程的先進處理技術。處理器是計算機系統(tǒng)的關鍵性元件，圖文、數(shù)字、相關視頻等信息內(nèi)容的傳達需要借助嵌入式處理器來完成。處理器技術利用得當，能夠有效地提高數(shù)據(jù)存儲的安全性，對指令程序執(zhí)行的有序性予以體現(xiàn)。具體地，處理器技術包括以下內(nèi)容。

3.1通用技術

通用型處理器有較多的功能特點，向嵌入式系統(tǒng)的多功能改造提供便利。該類處理器在不同的操作系統(tǒng)中均能應用，只要對其儲存程序進行一定的轉變便能夠實現(xiàn)安全存儲。引入通用技術，計算機嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸路徑也具有通用性，數(shù)據(jù)處理過程中寄存器與邏輯單元的運作流程也會具有相似性。例如，設計人員只需要以用戶的要求為依據(jù)進行程序的編寫，以此計算機系統(tǒng)功能的分配便能得到相應的滿足。

3.2單一技術

計算機嵌入系統(tǒng)是一種專用系統(tǒng)，以特定的用戶群體為對象進行研發(fā)，在進行系統(tǒng)功能設置之時，需要對單一性原則予以堅持，這同通用型處理器有很大的不同。在單一技術條件下，處理器的功能會得到相應的簡化，只以用戶的具體要求為依據(jù)對程序制定予以執(zhí)行。在單一技術運用中，解碼器極具代表性，對傳輸數(shù)據(jù)進行編碼與解碼是其核心功能所在，例如壓縮、解壓原始語言信息等。研發(fā)人員對數(shù)字電路的設計能夠滿足單一模式所提出的要求。

3.3專用技術

該技術能夠最優(yōu)化具體應用的功能，這是對嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)的根本目的所在，它對早期通用型計算機處理器的功能特性予以改善。專用技術會配備專用的指令集處理器，以此作為控制元件，數(shù)字信號是傳輸信息的載體。用戶在啟動嵌入式系統(tǒng)之時，只需將執(zhí)行應用功能的程序代碼傳輸?shù)轿⑻幚砥餍酒校缓蠼邮障到y(tǒng)發(fā)出的執(zhí)行命令即可。對于計算機系統(tǒng)智能化改造而言，專用處理器技術是一項必須具備的條件。

4計算機嵌入式系統(tǒng)研發(fā)過程中的注意事項

現(xiàn)代計算機智能化技術的應用對嵌入式技術的開發(fā)與應用給予了足夠的重視，未來高智能技術研發(fā)必須對嵌入式技術予以掌握。高新技術的開發(fā)并不是簡單的技術性創(chuàng)作，它需要尋找系統(tǒng)的缺陷，并以現(xiàn)有技術為基礎進行系統(tǒng)今后轉移重點的開發(fā)。系統(tǒng)的一個基本屬性是在系統(tǒng)內(nèi)部判斷并改造其基本線路，系統(tǒng)應用中需對處理器模塊進行及時的檢查與更新，采用科學技術完成系統(tǒng)改造，通過技術開發(fā)實現(xiàn)用戶最終需求向系統(tǒng)開發(fā)增長的轉化，逐漸擴大系統(tǒng)功能的市場占有量。具體而言，計算機嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)需要對以下內(nèi)容加以把握。

（1）嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)并非簡單的模式拼加，也不是系統(tǒng)之間的簡單升級，其將硬件的采集視為系統(tǒng)開發(fā)的重點，在運行過程中，程序執(zhí)行代碼極為重要，硬件技術更在一定程度上對整個系統(tǒng)功能的優(yōu)化起到?jīng)Q定性的作用，在最大化各項功能發(fā)揮的同時保證對最優(yōu)級別的重視。在進行系統(tǒng)研發(fā)之時，設計人員要對整個系統(tǒng)的智能化處理提高重視，對芯片等級與電路板進行最高等級的設置，使整個系統(tǒng)功能在不同模塊領域均能實現(xiàn)協(xié)作式運行。

（2）系統(tǒng)的開發(fā)需要注重多個軟件的配合。在執(zhí)行程序命令之時，計算機會對數(shù)據(jù)命令進行智能化選擇，后臺數(shù)據(jù)篩選的運行也會整合嵌入式系統(tǒng)的不同功能程序，分層處理不同的數(shù)據(jù)，這是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所參照的最終標準，即在同一硬件設備環(huán)境中整合不同的功能。除此之外，后臺系統(tǒng)的堅實性十分重要，它向系統(tǒng)的正常運行提供保證，在開發(fā)系統(tǒng)之時，要將生硬的計算機語言轉化為易于理解的自然化語言，為了避免計算機語言沖突的出現(xiàn)，程序語言的編寫需要完成語言辨別與技術分類工作。為了讓系統(tǒng)能夠得到更好的應用，計算機程序要對多語言標準進行完整的執(zhí)行，系統(tǒng)的啟動也要十分準確。

5結語

嵌入式系統(tǒng)以特定的用戶群體為對象進行了多功能操作模塊的設計，它有利于計算機系統(tǒng)實現(xiàn)個性化、智能化與高效性的發(fā)展。在嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)過程中，要對集成電路技術與處理器技術進行準確運用，向程序語言編寫難度的降低與應用功能的持久發(fā)揮提供保證。