嵌入式(shi)學科-嵌入式(shi)硬件的演進
時間：2024-09-11 來源：華(hua)清(qing)遠見
隨著(zhu)物聯網、人工智能(neng)等技(ji)術的(de)興起，嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)系統(tong)(tong)的(de)應用范(fan)圍(wei)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛、深(shen)入(ru)(ru)，作為嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)系統(tong)(tong)基(ji)石的(de)硬件，它的(de)發展史也在(zai)被不斷地深(shen)度挖掘，但目(mu)前一(yi)(yi)直(zhi)沒有統(tong)(tong)一(yi)(yi)的(de)說法(fa)，本文嘗試從個人角度講(jiang)述一(yi)(yi)下嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)硬件的(de)演進。
為了理解本(ben)文，先(xian)澄清(qing)如(ru)下兩點：
1. 嵌(qian)入式(shi)系(xi)統(tong)是(shi)一大類計算機(ji)系(xi)統(tong)，嵌(qian)入式(shi)技術(shu)就是(shi)計算機(ji)技術(shu)的一大應用方向
2. 任何計(ji)算機(ji)硬件，處理器一直是永恒的核心，說硬件的演進(jin)其(qi)實就是在說處理器的演進(jin)
一、時間史
1. 嵌入式系(xi)統萌(meng)芽(ya)期：20世紀(ji)70年(nian)代前(qian)
這(zhe)個時期有人將計算機(ji)用(yong)在軍事、航天領域，協助完成(cheng)控制、測(ce)量(liang)和監視(shi)工(gong)作。嵌(qian)入式計算機(ji)技術尚處(chu)于呀(ya)呀(ya)學語階(jie)段，有人提出(chu)概念，但還沒有形成(cheng)體(ti)系
2. 嵌入式系統發展期：20世紀70年(nian)代、80年(nian)代
70年(nian)代初，出(chu)現(xian)第一款可商用的嵌入式處理器，嵌入式技術開始由專(zhuan)用領域轉入民用領域，迎來(lai)了快速發展的契機
這個階(jie)段的(de)嵌入式處理器主要以4位(wei)、8位(wei)單片機（或稱微控制(zhi)器）為主，其中最為稱道是8051
3. 嵌入式系統深(shen)化期：20世紀90年(nian)代
單(dan)(dan)片(pian)機遍地開花的年代(dai)，多種(zhong)不(bu)同形式的單(dan)(dan)片(pian)機在市場上形成群雄(xiong)爭(zheng)霸的年代(dai)，軟件方面(mian)不(bu)再(zai)是(shi)單(dan)(dan)純的單(dan)(dan)片(pian)裸機程序，開始出現可以運行在單(dan)(dan)片(pian)機上的小、微型(xing)嵌入式操作系統(tong)
4. 嵌入式系統融合期(qi)：21世紀(ji)
隨著網(wang)絡技術的不斷深化(hua)運用(yong)(yong)，尤(you)其(qi)是互聯(lian)(lian)網(wang)、移動互聯(lian)(lian)網(wang)、物聯(lian)(lian)網(wang)、弱人工智能(neng)的應用(yong)(yong)發展，嵌(qian)入式(shi)技術呈現可(ke)與任(ren)何(he)應用(yong)(yong)場合深度融合的局面(mian)，軟硬件均出現多種不同應用(yong)(yong)形態(tai)。硬件方面(mian)32位單片機盛囂其(qi)上、SOC技術遍(bian)地開(kai)花，軟件方面(mian)小、微(wei)型操作系(xi)統(tong)、多任(ren)務(wu)操作系(xi)統(tong)、實時操作系(xi)統(tong)各顯其(qi)能(neng)
二、CPU字(zi)長史(shi)
1. 4位微處理器
以(yi)Intel 4004為典型代表(biao)，上世紀(ji)70年代的產品(pin)
2. 8位(wei)單片機
以(yi)8051為典型代(dai)(dai)表，上世紀80年代(dai)(dai)的產(chan)品
3. 16位單片機
以AVR、PIC、68系列為典型代(dai)表(biao)，上(shang)世(shi)紀90年代(dai)的產(chan)品
4. 32位SOC
細分(fen)為(wei)三個不同(tong)應用場(chang)合(he)：
1> 微控制：對應(ying)老單片機(ji)的應(ying)用場合(he)
2> 多應用：對應消(xiao)費類(lei)計算(suan)機產品，如(ru)：手機、平(ping)板、智能(neng)穿(chuan)戴等等可以(yi)同時運行多個應用程序的場(chang)合
3> 高(gao)實時：對應實時性要求比較高(gao)的場合
5. 64位SOC
目前主要用(yong)于多應用(yong)場合
三、CPU組成史
1. 單(dan)純的中央(yang)處理單(dan)元
這種(zhong)CPU制造形式(shi)，主要(yao)出(chu)現(xian)在集成電(dian)路技術應用的早(zao)期，上世紀80年代前，現(xian)在已(yi)被淘汰
2. 處理器+緩存(cun)+中斷控(kong)制
這(zhe)種CPU制造形(xing)式，主要(yao)伴(ban)隨個人電腦的商用
3. 單片機
處理(li)器+ROM+RAM+常(chang)用外設接(jie)口集成在同一硅(gui)片上，單片就(jiu)可(ke)主宰(zai)計算(suan)機硬件(jian)
4. SOC
片上系統技術，其實就是將單片機組成技術進一步發揚光大到更多(duo)場合。
5. 可編程(cheng)邏輯器件PLD
可以(yi)(yi)通(tong)過硬件編程來改變微處理(li)器的應(ying)用場合技(ji)術，一(yi)直伴隨著嵌(qian)入式硬件的發展，可以(yi)(yi)視為以(yi)(yi)上組成技(ji)術的開發工具
