姓名：童琪凯 学号：19020100176 学院:电子工程学院
转自：《嵌入式系统的定义与发展历史》北京航空航天大学 何立民
【嵌牛导读】有必要从现代计算的发展历史，了解嵌入式系统的由来，从学科建设的角度来探讨嵌入式系统较为准确的定义。
【嵌牛鼻子】嵌入式系统的发展历史阶段
【嵌牛提问】嵌入式系统未来发展将会如何?
【嵌牛正文】
(1)始于微型机时代的嵌入式应用
电子数字计算机诞生于 1946 年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中， 实现数值计算的大型昂贵设备。直到 2 0 世纪 7 0 年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。 以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中， 实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路， 安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。 为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代， 嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去， 这些是理解嵌入式系统的基本出发点。
(2)现代计算机技术的两大分支
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中， 实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升， 存储容量的无限扩大。 而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、 控制能力与控制的可靠性。早期， 人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统（如家用电器、仪器仪表、工控单元……），无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同， 因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生， 则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代， 从而导致 2 0 世纪末，计算机的高速发展时期。
(3) 两大分支发展的里程碑事件
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致 2 0 世纪末、2 1 世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从 286、386、486 到奔腾系列；操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。 它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士， 接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务， 迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于：它不仅形成了计算机发展的专业化分工， 而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域， 使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。
嵌入式系统的独立发展道路
(1)单片机开创了嵌入式系统独立发展道路嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，然而，微型计算机的体积、 价位、 可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求， 因此， 嵌入式系统必须走独立发展道路。 这条道路就是芯片化道路。 将计算机做在一个芯片上， 从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。在探索单片机的发展道路时， 有过两种模式， 即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式，它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后，集成在一个芯片上， 构成单片微型计算机；“创新模式” 则完全按嵌入式应用要求设计全新的，满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS5 1 就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统（单片微型计算机）。MCS-51 是在 MCS-48 探索基础上，进行全面完善的嵌入式系统。历史证明，“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路，MCS-51 的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。
(2)单片机的技术发展史
单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，经历了 SCM、MCU、SoC 三大阶段。SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了 SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。 在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel 公司功不可没。MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路， 突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展 MCU 的重任不可避免地落在电气、 电子技术厂家。从这一角度来看，Intel 逐渐淡出 MCU 的发展也有其客观因素。 在发展 MCU 方面，最著名的厂家当数 Philips 公司。Philips 公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将 MCS-51 从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向 MCU 阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了 SoC 化趋势。随着微电子技术、I C 设计、EDA 工具的发展，基于SoC 的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
