| 出版日期：2004-04-05 总期号：1302 本年期号：23 |
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给地球镶上“电子皮肤”
薛斐 手机、电视、汽车、半导体…… 嵌入式计算对于IT业界的人来说并不陌生，但普通人却很难从中了解其中的真正意义。然而，在所有的IT专业词汇之中，“嵌入式”这个词与普通人的关系最为密切。 在电子化、信息化的时代，虽然不一定每个人都拥有一台带有显示器和键盘的计算机，但至少拥有一个含嵌入式技术的电子装置。 由此，嵌入式系统也将会无处不在，因为它—— 世界是由无数个系统构成的，系统内部和系统之间都存在一定的控制机制，而控制机制产生作用所依赖的是信息。这就是由著名的“系统论”、“控制论”和“信息论”所构建起来的世界观。嵌入式系统之所以会在当今和未来社会中起到如此重要的作用，是因为它可以使系统、控制机制和信息有机地融为一体。 环顾四周，我们的衣、食、住、行都将离不开这些自动化、智能化、信息化的电子装置。从产业市场来看，嵌入式计算技术首先产生重大影响的领域应该是通信、交通运输、家电、工业控制和建筑智能化。从技术发展方向来看，适应网络化要求，所有的设备都应该能够通过网络来进行信息沟通与协调控制，嵌入式计算开发应该对此提供了必要的支持。而嵌入式计算将会使得接入网络的设备数量猛增，目前的IPv4肯定不能满足要求。新一代嵌入式计算开发环境还应该能够支持IPv6，这在国外已经是一项必不可少的要求。 目前，全球电子产品市场总额已超过1万亿美元，约为全球GDP总额的1/40。预计，到2010年前后，半导体产业将占到全球GDP总值的1/10，超过汽车、钢铁，成为全球最为重要的产业。嵌入式计算，更确切地讲嵌入式软件，是半导体及芯片产品进入我们生活的桥梁，将会在整个社会的信息化进程之中扮演极为重要的角色。 今天：软件工程提速电子业腾飞 尽管嵌入式计算系统在硬件和软件的组合结构方面不像通用计算机那样有分明的层次，但它又是五脏俱全。因此，对半导体及芯片制造技术和软件开发也有许多特殊的要求。 与通用计算机所追求的高速度、大容量有所不同，嵌入式计算机追求的是小巧灵活、随机应变，适应不同的应用环境，因此它走上了一条独特的发展道路——单芯片化。也就是说，要在单一的芯片中植入复杂的硬件和软件，形成独立的计算系统，这就是近年来逐渐盛行的片上系统（System on Chip，SOC）。由此可见，嵌入式计算与整个电子信息产业的发展互动主要依赖于三个方面，即半导体及芯片制造、应用环境的个性化和软件工程及开发工具。 虽然我国半导体及芯片制造业的起步相对较晚，但是近年来国家政府对此非常重视，而且带动了很多国内外厂商和科研单位的大力投入。据统计，在过去3年中，中国芯片行业的风险投资已接近100亿美元，是此前30年政府和外国投资者在这方面投资的3倍。在这方面的合同投资额在最近的3年中达到了50亿美元。美国半导体产业协会(Semiconductor Industry Association)认为，中国有多达19家新建芯片工厂已开始运营，或将在今后几年中陆续投产。这无疑为嵌入式计算机的发展奠定了很好的基础。 相对而言，我国市场应用环境的个性化需求不够发达。比如汽车市场，在欧美和日本的大街上看到的汽车可谓形形色色、多种多样，可是在国内大街小巷中行驶的却大多是几大主要品牌的几个主流车型。其实，汽车和家居环境一样，有许多个性化的需求，其中也会用到大量的电子产品。智能化与个性化是一对双胞胎，当人们的基本需求得到满足之后，个性化需求就会上升，对各种装置的智能化水平就会有更高的要求，从而对嵌入式计算系统产生巨大的需求。 从技术层面来看，半导体及芯片是批量产品，电子产品的个性化必须通过嵌入式软件来实现。技术实现能力和个性化需求是相辅相成、相互促进的。现在，越来越多的电子产品厂商采取OEM的方式把硬件制造外包出去，产品的个性化竞争更多地体现在自身进行嵌入式软件的开发上，软件工程师扮演的角色也因此越来越重要。IDC调查显示，在典型产品开发项目的全部人工费用中，软件工程人员的费用在20世纪90年代初期到中期约为55%，如今已经达到75%。因此，发展嵌入式软件工程和技术是电子业腾飞的一个重要突破口。 未来：集成化平台是趋势 嵌入式计算机中的软件首先从操作系统开始发展，也就是人们常说的实时操作系统（RTOS）。从世界上第一个商业化嵌入式实时内核（VRTX32）到今天已经有20多年的历史。最初的产品还只支持一些16位的微处理器，如68K,8086等。此时的RTOS还只有内核，以销售二进制代码为主，产品主要用于军事和电信设备。进入20世纪90年代，现代操作系统的设计思想开始被吸收进入RTOS。嵌入式操作系统VxWorks就是在这个阶段推出的，至今仍然在市场上占有极为重要的地位。 随着RTOS的成熟，人们发现，嵌入式计算技术在操作系统层面所需要的投入正在迅速降低，而花在应用软件开发与集成方面的时间和费用逐渐成为电子产品取得成功的关键。最典型的例子就是Linux给嵌入式软件带来的巨大影响。调查显示，超过50%的嵌入式开发者希望采用Linux，但又对其开发工具不够满意。 实际上，在RTOS逐渐走向成熟的同时，那些嵌入式软件专业厂商已经意识到，竞争的焦点已经由操作系统本身转向外围的开发工具以及在开发过程中至关重要的软件工程问题。于是，他们通过收购或授权的方式推出完整的开发环境。 今天，嵌入式软件技术的热点正在由RTOS本身转向集成化开发平台和软件工程。在这一领域有远见的厂商已经改变了单纯的操作系统和产品销售模式，而是把眼光放在他们的客户——电子产品制造商的身上，由此引发了两个值得关注的变化： 第一，在产品策略上，他们针对不同的行业和应用领域，推出相应的集成化嵌入式软件开发平台； 第二，在商业模式上，为了与客户利益实现更紧密的捆绑，他们改变过去按产品进行收费的方式，而是采用软件租用的模式，进一步降低用户的使用门槛。 从2002年底以来，风河、QNX、微软以及许多嵌入式Linux厂商开始大规模转向平台化的产品策略。 在不知不觉中，嵌入式应用已经深入到我们日常的生活之中。为了更好地掌握软件工程在嵌入技术中的应用，促进嵌入技术在我国实现产业发展，4月8日，由中国计算机用户协会主办、中国计算机报社等协办的“第二届中国嵌入技术应用交流会”将在北京科技会堂举行。会上将公布由专家和用户投票评选的“2004最信赖的嵌入产品”。敬请关注本报近期的报道。 |
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