현대 컴퓨터 기술 발전사
(1) 임베디드 애플리케이션은 마이크로 컴퓨터 시대에 시작되었습니다
전자디지털 컴퓨터는 1946 에서 태어났습니다. 이후 오랜 역사 과정 동안 컴퓨터는 전용 기계실에서 수치 계산을 실현하는 크고 비싼 장비였다. 1970 년대에 마이크로프로세서가 나타나서야 컴퓨터는 역사적인 변화를 겪었다. 마이크로프로세서 기반 마이크로컴퓨터는 크기가 작고, 가격이 저렴하며, 안정성이 높아 컴퓨터실에서 빠르게 빠져나가고 있다. 고속 수치 계산 기능을 기반으로 한 마이크로컴퓨터는 객체 시스템에 마이크로컴퓨터를 내장하여 객체 시스템을 지능적으로 제어해야 하는 제어 전문가의 관심을 불러일으켰다. 예를 들어, 소형 컴퓨터 한 대가 전기와 기계적 강화를 거쳐 다양한 주변 인터페이스 회로로 대형 선박에 설치되어 자동운전기나 선박용 엔진 상태 모니터링 시스템을 구성한다. 이렇게 하면 컴퓨터는 원래의 형태와 일반적인 컴퓨터 기능을 잃게 된다. 원래의 범용 컴퓨터 시스템과 구별하기 위해 컴퓨터를 개체 시스템에 내장하여 개체 시스템을 지능적으로 제어할 수 있습니다. 이를 임베디드 컴퓨터 시스템이라고 합니다. 따라서 임베디드 시스템은 마이크로컴퓨터 시대에 탄생했으며, 임베디드 시스템의 임베디드 본질은 임베디드 시스템을 이해하는 기본 출발점인 개체 시스템에 컴퓨터를 내장하는 것입니다.
(2) 현대 컴퓨터 기술의 두 가지 지점.
임베디드 컴퓨터 시스템은 객체 시스템에 내장되어 객체를 지능적으로 제어하기 때문에 일반 컴퓨터 시스템과는 전혀 다른 기술적 요구 사항과 발전 방향을 가지고 있습니다.
범용 컴퓨터 시스템의 기술적 요구 사항은 고속, 대량 수치 계산입니다. 기술의 발전 방향은 버스 속도의 무한한 향상과 스토리지 용량의 무한한 확장이다. 임베디드 컴퓨터 시스템의 기술적 요구 사항은 객체에 대한 지능형 제어 기능입니다. 기술의 발전 방향은 개체 시스템과 밀접한 관련이 있는 임베디드 성능, 제어 기능 및 제어 신뢰성입니다.
초기에는 대형 장비에 임베디드 애플리케이션을 구현하기 위해 범용 컴퓨터 시스템을 개조하는 것을 꺼려했습니다. 그러나 많은 객체 시스템 (예: 가전제품, 계기, 산업 제어 장치 등) 에 대해서는 ), 범용 컴퓨터 시스템에 내장할 수 없으며 임베디드 시스템과 범용 컴퓨터 시스템의 기술 발전 방향은 완전히 다릅니다. 따라서 일반 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템을 별도로 개발해야 하는데, 이는 이미 현대 컴퓨터 기술 발전의 두 가지를 형성했다.
마이크로컴퓨터의 출현으로 컴퓨터가 현대 컴퓨터 발전 단계에 들어선 경우, 임베디드 컴퓨터 시스템의 탄생은 컴퓨터가 범용 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템의 병행 발전의 시대로 접어들면서 20 세기 말 컴퓨터의 고속 발전기로 이어졌다.
(3) 두 지점 개발의 이정표
범용 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템 간의 전문화 발전은 20 세기 말 20 세기 초 컴퓨터 기술의 급속한 발전을 가져왔다. 컴퓨터 전문 분야는 임베디드 애플리케이션 요구 사항에 관계없이 범용 마이크로프로세서를 286, 386, 486 에서 펜티엄 시리즈로 빠르게 전환하는 범용 컴퓨터 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 기술 개발에 주력하고 있습니다. 운영 체제는 컴퓨터의 고속 대용량 데이터를 기반으로 한 파일 처리 능력을 빠르게 확장하여 범용 컴퓨터 시스템을 완벽한 단계로 이끌었다.
임베디드 컴퓨터 시스템은 완전히 다른 길을 걷고 있는데, 이것이 바로 단일 칩 발전의 길이다. 전통적인 전자 시스템 분야의 원시 제조업체와 전문가를 동원하여 컴퓨터 분야에서 시작된 임베디드 시스템을 인수하고 임베디드 시스템을 개발하고 보급하는 역사적 임무를 맡았으며, 전통적인 전자 시스템을 지능화된 현대 전자 시스템 시대로 빠르게 발전시켰다.
따라서 현대 컴퓨터 기술 발전의 두 가지 주요 지점의 이정표는 컴퓨터 발전의 전문화 분업을 형성할 뿐만 아니라 컴퓨터 기술을 발전시키는 임무를 전통적인 전자 시스템 분야로 확장한다는 점이다. 컴퓨터를 인류 사회가 전면적인 지능 시대로 진입하는 강력한 도구로 만들다.
상태
1 임베디드 시스템의 의미와 분류
임베디드 시스템은 애플리케이션 중심, 컴퓨터 기술 기반, 하드웨어 및 소프트웨어 사용자 정의, 애플리케이션 시스템의 기능, 신뢰성, 비용, 볼륨, 전력 소비 등 엄격한 요구 사항을 충족하는 전용 컴퓨터 시스템입니다.
임베디드 시스템은 첨단 컴퓨터 기술, 반도체 기술, 전자 기술과 업종별 응용이 결합된 제품으로, 기술 집적도, 자금 밀집, 고도로 분산되고 혁신적인 지식 통합 시스템이어야 함을 결정합니다.
현재 임베디드 시스템에는 일부 32 비트 프로세서 외에도 많은 8 비트 및 16 비트 임베디드 마이크로컨트롤러 (MCU) 가 있습니다. 임베디드 시스템은 위에서 언급한 일반 컴퓨터 응용 프로그램과는 달리 컴퓨터 응용 프로그램의 또 다른 형태입니다. 임베디드 컴퓨터는 다양한 장치, 제품 및 시스템에 숨겨진 고도로 전문화된 하드웨어 및 소프트웨어의 특정 컴퓨터 시스템입니다. 현재 임베디드 컴퓨터는 개발 상황에 따라 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.
(1) 임베디드 마이크로프로세서 유닛 (Empu)
임베디드 마이크로프로세서는 범용 컴퓨터의 CPU 를 기반으로 합니다. 응용 프로그램에서 마이크로프로세서는 특별히 설계된 회로 기판에 조립되어 임베디드 응용 프로그램과 관련된 보드 기능만 유지하여 시스템 부피와 전력 소비량을 크게 줄일 수 있습니다. 임베디드 애플리케이션의 특수한 요구 사항을 충족하기 위해 임베디드 마이크로프로세서는 표준 마이크로프로세서와 기능적으로 동일하지만 작동 온도, 전자기 간섭 및 신뢰성이 크게 향상되었습니다.
(2) 임베디드 마이크로 컨트롤러 유닛 (MCU)
임베디드 마이크로 컨트롤러는 단일 칩 마이크로 컴퓨터라고도 합니다. 임베디드 마이크로 컨트롤러는 일반적으로 마이크로 프로세서 코어를 중심으로 칩 내부에 ROMPEPROM, RAM, 버스, 버스 논리, 타이밍 P 카운터, 워치독, IPO, 직렬 포트, 펄스 폭 변조 출력, APD, DPA, Flash RAM, E2PROM 이 통합되어 있습니다 다양한 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해 시리즈 단일 칩 마이크로 컴퓨터에는 일반적으로 다양한 파생 제품이 있으며, 각 파생 제품의 프로세서 코어는 동일합니다. 단, 메모리 및 주변 장치의 구성과 패키지만 다릅니다. 이를 통해 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 더 많은 기능을 추가하지 않고도 애플리케이션 요구 사항을 최대한 일치시킬 수 있으므로 전력 소비량과 비용을 절감할 수 있습니다. 임베디드 마이크로프로세서에 비해 마이크로컨트롤러의 가장 큰 특징은 단편화, 볼륨 대폭 감소로 전력 소비량과 비용을 절감하고 신뢰성을 높이는 것입니다.
(3) 임베디드 디지털 신호 프로세서 (EDSP).
DSP 프로세서는 DSP 알고리즘을 실행하기에 적합한 시스템 구조와 명령을 설계하여 컴파일 효율이 높고 명령 실행 속도가 빠릅니다. 디지털 필터링, FFT, 스펙트럼 분석 등에서 DSP 알고리즘은 많은 임베디드 분야에 진입하고 있으며, DSP 애플리케이션은 범용 단일 칩에서 일반 명령으로 DSP 기능을 구현하는 데 사용되는 DSP 기능에서 임베디드 DSP 프로세서로 전환하고 있습니다.
(4) 임베디드 온칩 시스템.
EDI 의 보급, VLSI 설계의 보급, 반도체 기술의 급속한 발전으로 실리콘 칩에 더 복잡한 시스템을 구현하는 시대가 도래했습니다. 이것이 바로 SOC (온칩 시스템) 입니다. 다양한 범용 프로세서 코어는 SOC 디자인 회사의 표준 라이브러리로, 다른 많은 임베디드 시스템 주변 장치와 마찬가지로 VLSI 설계의 표준 부품이 되어 표준 VHDL 로 설명되어 부품 라이브러리에 저장됩니다. 사용자는 단지 자신의 전체 응용 시스템을 정의하기만 하면 되고, 시뮬레이션이 완료되면 설계 도면을 반도체 공장에 제출하여 샘플을 만들 수 있다. 이렇게 하면 통합할 수 없는 몇 개의 부품을 제외하고 전체 임베디드 시스템의 대부분을 하나 이상의 칩에 통합할 수 있으며, 애플리케이션 시스템 회로 기판은 매우 간단해져서 부피와 전력 소비를 줄이고 신뢰성을 높이는 데 매우 유리합니다.
2 임베디드 시스템 산업의 특징
(1) 임베디드 시스템 산업은 독점할 수 없는 고도로 분산된 산업입니다.
어떤 의미에서, 범용 컴퓨터 업계의 기술은 독점적이다. 전체 컴퓨터 업계의 90% 를 차지하는 PC 업종, 80% 는 Intel 의 8x86 아키텍처를 채택하고 있으며, 칩은 기본적으로 Intel, AMD, Cyrix 등의 회사에서 나옵니다. Microsoft 의 Windows 와 Word 는 거의 모든 컴퓨터에 필요한 운영 체제와 워드 프로세서 중 80 ~ 90% 를 차지하고 있으며, 다른 어플리케이션은 운영 체제와 일치할 수 있습니다. 따라서 현대 범용 컴퓨터 산업의 기초는 Wintel (Microsoft 와 Intel 이 90 년대 초에 설립한 연맹) 이 독점하는 산업으로 여겨진다.
임베디드 시스템은 다릅니다. 이것은 경쟁, 기회, 혁신으로 가득 찬 분산된 산업이다. 전체 시장을 독점할 수 있는 프로세서 및 운영 체제는 없습니다. 아키텍처에 주류가 있더라도 여러 응용 분야에 따라 소수의 회사와 제품이 전체 시장을 독점할 수 없다는 결정이 내려졌습니다. 따라서 임베디드 시스템 분야의 제품과 기술은 고도로 분산되어 있어야 하며, 각 업종의 중소형 첨단 기술 회사들에게 큰 혁신을 남겨야 합니다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 임베디드, 임베디드, 임베디드, 임베디드, 임베디드, 임베디드, 임베디드) 또한, 임베디드 프로세서 코어의 동시 개발을 요구하는 사회의 다양한 응용 분야가 지속적으로 발전함에 따라 임베디드 산업의 발전을 촉진하는 강력한 동력이 되고 있습니다.
설비는 임베디드 시스템 산업의 기초이며, 임베디드 시스템 산업의 기초는 애플리케이션 중심의' 칩' 설계 기술과 애플리케이션 지향 소프트웨어 제품 개발 기술이다.
(2) 임베디드 시스템 제품 기능
임베디드 시스템은 사용자, 제품 및 애플리케이션 지향적입니다. 앱에서 벗어나 독자적으로 개발하면 시장을 잃게 된다. 임베디드 프로세서의 전력 소비, 볼륨, 비용, 신뢰성, 속도, 처리 능력, 전자기 호환성 등은 모두 애플리케이션 요구 사항의 제약을 받으며 반도체 공급업체 경쟁의 핫스팟입니다.
범용 컴퓨터와 달리 임베디드 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어는 동일한 실리콘 면적에서 더 높은 성능을 얻을 수 있도록 고효율, 맞춤형, 이중화 설계를 수행해야 합니다. 이를 통해 특정 어플리케이션에서 프로세서 선택이 더욱 경쟁력이 있습니다. 임베디드 프로세서는 사용자의 특정 요구에 맞게 칩 구성을 사용자 정의하고 추가하여 최적의 성능을 달성해야 합니다. 그러나 동시에 사용자 주문량의 제약을 받는다. 따라서 프로세서마다 서로 다른 사용자, 일반 사용자, 업계 사용자 또는 단일 사용자가 있을 수 있습니다.
임베디드 시스템은 특정 응용 프로그램과 유기적으로 결합되며 업그레이드도 특정 제품과 동기화되므로 임베디드 시스템 제품이 시장에 출시되면 수명 주기가 길어집니다. 임베디드 시스템의 소프트웨어는 일반적으로 디스크가 아닌 읽기 전용 메모리에 경화되어 자유롭게 교체할 수 있으므로 임베디드 시스템의 애플리케이션 소프트웨어 수명 주기는 임베디드 제품만큼 길다. 또한 일반 컴퓨터 소프트웨어와 달리 각 업종의 애플리케이션 시스템과 제품이 갑자기 점프하는 경우는 드물기 때문에 임베디드 시스템의 소프트웨어는 상속성과 기술 융합성을 더욱 강조하고 발전이 안정적이다.
임베디드 프로세서의 발전도 안정성을 보여줍니다. 보통 한 건물은 8- 10 년 동안 존재합니다. 아키텍처 및 관련 온칩 주변 장치, 개발 도구, 라이브러리 기능 및 임베디드 애플리케이션은 사용자와 반도체 업체 모두 쉽게 프로세서를 포기하지 않는 복잡한 지식 시스템입니다.
(3) 임베디드 시스템 소프트웨어의 특성
임베디드 프로세서의 애플리케이션 소프트웨어는 임베디드 시스템 기능을 구현하는 데 매우 중요하며 임베디드 프로세서 시스템 소프트웨어 및 애플리케이션 소프트웨어에 대한 요구사항도 일반 컴퓨터와 다릅니다.
① 소프트웨어에는 솔리드 스테이트 스토리지가 필요합니다.
실행 속도와 시스템 신뢰성을 높이기 위해 임베디드 시스템의 소프트웨어는 일반적으로 디스크와 같은 캐리어가 아닌 메모리 칩이나 단일 칩 자체에 경화됩니다.
② 높은 소프트웨어 코드 품질, 높은 신뢰성.
반도체 기술의 발전으로 프로세서 속도가 빨라지고 온칩 저장 용량이 증가하기는 하지만, 대부분의 어플리케이션에서는 스토리지 공간이 여전히 소중하며 실시간 요구 사항이 있습니다. 따라서 프로그램 바이너리 코드의 길이를 줄이고 실행 속도를 높이기 위해 프로그래밍 및 컴파일 도구에 대한 품질 요구 사항이 높습니다.
③ 시스템 소프트웨어 (OS) 의 높은 실시간성이 기본 요구 사항입니다.
멀티 태스킹 임베디드 시스템에서 서로 다른 중요도의 작업을 합리적으로 예약하는 것이 각 작업이 적시에 실행되도록 보장하는 열쇠입니다. 단순히 프로세서 속도를 높여 완성하는 것은 불가능하고 비효율적이다. 이러한 작업 스케줄링은 최적화된 시스템 소프트웨어를 통해서만 수행할 수 있으므로 시스템 소프트웨어의 실시간이 기본 요구 사항입니다.
④ 멀티 태스킹 운영 체제는 지식 통합의 플랫폼이며 산업 표준화의 기초이다.
(4) 임베디드 시스템 개발에는 개발 도구 및 환경이 필요합니다.
범용 컴퓨터는 완벽한 인간-기계 인터페이스를 갖추고 있으며, 그 위에 개발 응용 프로그램과 개발 환경을 추가하여 자체 개발을 할 수 있습니다. 그러나 임베디드 시스템 자체는 bootstrap 개발 기능을 갖추지 못했다. 설계가 완료된 후에도 사용자는 일반적으로 프로그램 기능을 수정할 수 없습니다. 한 세트의 개발 도구와 환경만 개발할 수 있다. 이러한 도구와 환경은 범용 컴퓨터, 다양한 로직 분석기, 혼합 신호 오실로스코프 등의 하드웨어 및 소프트웨어 장치를 기반으로 합니다.
(5) 임베디드 시스템 소프트웨어는 RTOS 개발 플랫폼이 필요합니다.
범용 컴퓨터는 완벽한 운영 체제와 응용 프로그램 인터페이스 (API) 를 갖추고 있어 컴퓨터의 불가분의 일부이다. 애플리케이션 개발과 완성된 소프트웨어는 모두 운영 체제 (OS) 플랫폼에서 실행되지만 일반적으로 실시간은 아닙니다. 임베디드 시스템은 다릅니다. 응용 프로그램은 운영 체제 없이 칩에서 직접 실행할 수 있습니다. 그러나 멀티 태스킹을 합리적으로 스케줄링하기 위해 시스템 리소스, 시스템 기능 및 전문가 라이브러리 기능과의 인터페이스를 활용하기 위해 사용자는 프로그램 실행의 실시간 및 신뢰성을 보장하고 개발 시간을 단축하며 소프트웨어 품질을 보장하기 위해 자체 RTOS 개발 플랫폼을 선택해야 합니다.
(6) 임베디드 시스템 개발자는 주로 응용 전문가입니다.
범용 컴퓨터의 개발자는 일반적으로 컴퓨터 과학 또는 컴퓨터 공학 분야의 전문가이며, 임베디드 시스템은 여러 업계의 어플리케이션과 결합되어야 하며, 컴퓨터 이외의 더 많은 전문 지식이 필요하며, 개발자는 종종 각 응용 분야의 전문가입니다. 따라서 개발 도구는 배우기 쉽고, 사용하기 쉽고, 믿을 만하고, 효율이 기본적인 요구 사항입니다.
전망
3 임베디드 시스템 응용 프로그램 전망
임베디드 컨트롤러의 응용은 거의 어디에나 있다: 휴대폰, 가전제품, 자동차 ... 모두 그것의 흔적이 있다. 임베디드 컨트롤러는 소형, 신뢰성, 기능, 유연성, 편리함 등의 특징으로 산업, 농업, 교육, 국방, 과학 연구 및 일상생활에서 널리 사용되고 있으며, 모든 업종에서 기술 개조, 제품 업그레이드, 자동화 프로세스 가속화, 생산성 향상 등에 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
임베디드 컴퓨터는 다양한 범용 컴퓨터보다 응용 프로그램 수가 훨씬 많습니다. 범용 컴퓨터는 외부 장치에 5- 10 개의 내장 마이크로프로세서를 포함하고 있습니다. 제조, 공정 제어, 네트워크, 통신, 기기, 계기, 자동차, 선박, 항공, 항공 우주, 군사 장비, 소비 제품 등 모두 임베디드 컴퓨터의 응용 분야입니다.
임베디드 시스템 산업은 모든 것을 더 간단하고, 편리하고, 보편적이고, 더 적합하게 만들기 위한 특수 컴퓨터 산업입니다. 범용 컴퓨터는 기능 컴퓨터로 발전하여 보편적으로 사회에 진입한다. 임베디드 컴퓨터의 개발 목표는' 범용 컴퓨팅' 을 실현하는 전용 컴퓨터이기 때문에 임베디드 스마트 칩은 미래 세계를 구성하는' 디지털 유전자' 라고 할 수 있다. 우리나라 선임 임베디드 시스템 전문가인 심욱방 원사가 예언한 바와 같이, "향후 10 년 동안 1 억회 이상의 인입식 스마트 칩이 등장할 것" 이라고 예측했다. 이는 우리에게 무한한 창작 공간을 제공할 것이다. 간단히 말해서, "내장형 마이크로컨트롤러나 마이크로칩은 오늘날 많은 기술과 성과를 끌어들이는 블랙홀인 것 같다." 중국은 지적 집약적 산업의 발전을 중시해야 한다. "
시험에 응시하여 힘을 바치다
[1] 노경건. BOL 시스템 회사는 임베디드 시스템의 신뢰성과 신뢰성에서 Y2K 문제를 봅니다.
[2] 무옥강 등' 임베디드 시스템 및 디버깅 수단 연구' 상하이 공대학보 (Vol 18 No.4. 1999).
[3] Lu jingjian 등 임베디드 인터넷 기술 및 그 응용.
여경건, 쇼하이조. 임베디드 프로세서의 분류 및 현황
[5] 여경견, 쇼하이조. 2 1 세기를 위한 임베디드 시스템 개요.
[6] Clarke Esler, TASKING Inc 와 Christopher S. Sontag, emWare' 8 비트 및 16 비트 마이크로프로세서용 내장형 네트워크' 전자 부품. 4 월 1999.
7 워렌 웨버. 중첩 기술은 자동차 개혁을 추진한다.
여경건, 쇼하이조. 임베디드 시스템 개발 도구 및 RTOS 플랫폼
[9] TASKING 은 임베디드 통신, 인터넷 및 통신 솔루션 홍보에 주력하고 있습니다. Ht2tp:ppwww.bol-system.com 입니다.
[10] 임베디드 시스템 2000 년 문제. 중국 대만성 행정원 회계서 전자처리 데이터 센터.
[1 1] 호립민. 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 플랫폼을 구축하고 플랫폼 개발 전략을 구현하십시오.
8 비트 및 16 비트 마이크로컨트롤러에 대한 내장형 인터넷 액세스.
[13] c 프로그래밍 기능을 제공하는 저비용 컨트롤러. EDN 편집부, EDN 2000 입니다.