嵌入式系统浙江大学.ppt

1、嵌入式系统,什么是嵌入式计算机,从产品的角度看嵌入式,背景：计算机系统的三大应用领域,服务器目标：可用性可扩展性有效带宽利润最大的市场包括大型机、超级计算机等桌面办公等用途最广阔的市场包括台式机，笔记本嵌入式非计算机形态潜力最大的市场,以往计算机分类：大型计算机、中型机、小型机和微计算机目前计算机分类：超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、亚微计算机亚微计算机(嵌入式计算机)是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中,动力,计算机硬件发展危机VLSI发展到ULSI/GSI主频瓶颈 3.8G技术上两条出路提高片内核的数量发展到多核集成外围电路到处理器中发展到SOC（系统芯片，syste

2、m on chip）产业上的出路PC市场有没有出路，来源于对多核计算机的需求将成熟的32位计算机技术融合（嵌入）到非PC产品中使用计算机网络技术取代通讯,计算机系统的创新：多核,2006年突然推出双核，年底到四核2006年Q4英特尔内部已有16核处理器2007年2月英特尔展示了80核计算机2008年10月，英特尔展示32硬核128逻辑核的larlabee市场对多核反应冷淡技术准备不足多处理器技术长期以来针对服务区并行计算技术针对科学计算实际难点多应用软件，事务处理如何使用多核？系统软件对多核的支持不足软件开发对多核支持不足机会与挑战并存,计算机系统的创新：桌面计算机,平板计算机个人电脑,Mod

3、Book 平板电脑,Toshiba平板电脑,ClickStart My First Computer,Viewsonic无线遥控平板,人人电脑计划(OLPC),双屏幕笔记本电脑,计算机系统的创新：UMPC,Ultra-Mobile PC小巧的体积可以使UMPC轻松放到书包里面，随身携带UMPC外形设计新潮，集成各种附加功能，一般有网络、GPS、键盘或屏幕手写等模块。netbook,HTC Athena,大同UMPC,oQo,Sony,嵌入式系统,移动终端UMPC，PDA，手机，移动电子书以及电子词典信息家电智能冰箱、洗衣机、智能空调、数字电视、微波炉、无线家庭网关、数码相机与数码摄像机、游戏机

4、汽车电子车载、车控智能仪器仪表通讯设备其他,嵌入式系统：PDA,个人信息助理掌上电脑,PDA 手机+GPS 导航 Dopod U1000，且支持SkyPE,Map-Star的GPS定位设备,华硕GPS导航器,SONY GPS导航器,Nokia 6110 四频 HSDPA/GPS 导航器,嵌入式系统：手机,普通手机智能手机与PDA结合网络手机gphone,韩国电信手机/电视遥控器二合一产品,Sony Ericsson超小型手机电脑手机放在底座上成为电脑,Nokia手机户外音响,内置 DVB-H 移动电视手机,嵌入式系统：PMP,iLuv可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反,Son

5、y家用影音综合设备,XtremeMac开发的iPod音箱,IPEVO支持Skype电话,Nike的 iPod 帽,Meizu M8,Ipod nano,Archos带Wifi的704,Portable Media Player,嵌入式系统：办公用品,录音笔FLY数字笔能“看懂”在专用纸上所写的内容能“阅读”写作和纠正语法错误完成简单的算术运算将英文互相翻译成西班牙文等Genius数字便笺存储100页便笺 2000LPI分辨率32MB板载内存可通过USB连接电脑笔迹识别软件Polymer Vision手机书使用可卷电子纸的电子书阅读器,嵌入式系统：手表,Martin Frey手表日程表和手机联动

6、获取网络连接和GPS定位信息手表手机：M3001英寸的显示屏USB接口可播放音乐支持蓝牙Nike的Speed+手表结合 iPod 和运动计测韩国防性罪犯的电子手镯可追踪罪犯的定位和坐标爱国者视频MP4手表,嵌入式系统：运动玩具游戏,GTX公司定位的运动跑鞋内置的GPS接收器和可充电电池遥控蜻蜓次世代三大主流三款主机Xbox 360，WII，PS3,GameCube,XboX360,PS3,Wii,手柄,手套,枪,嵌入式系统：摄像器材,数码相机DV,智能家电,智能冰箱（有时称为网络冰箱）在冰箱内部装有摄像头、RFID接收器或者条码扫描器可以通过这些设备采集冰箱内部存货的信息，并通过网络进行传输信

7、息对冰箱的温度控制韩国一家公司的“网络冰箱”，门上有一个15英寸液晶显示器，用户可以通过冰箱上网、打可视电话和观看影片 网络微波炉、网络电饭煲、网络空调等家电功能现对简单，可以通过网络下载食谱，可以通过网络进行控制,嵌入式系统：智能家居,智能家具智能家电,Roto-Rooter公司马桶组合笔记本/ipod/冰箱/Xbox360/健身,高科技的捕鼠器遮断红外线光束掉下笼子,DangerBomb 闹钟 不起床就爆炸啰,配备电子食谱的锅铲coo.boo,智能型垃圾桶 i.Master,浙江大学显示营养智能果汁机,浙江大学产品创新中心的智能割草机,主要特点 通过显示屏显示榨出的果汁的主要营养成分 根据

8、水果的软硬程度自动调整转速，最大程度保存营养成分 联网实时更新程序，享受科技的进步，不会贬值的果汁机 根据不断变化的个人特点给与实时的营养建议,智能营养果汁机,嵌入式系统：多媒体终端,IP电话视频会议可视电话,基于视频电话的小型视频会议系统(MCU),语音识别电话,基于H.323协议族的网络视频电话,嵌入式系统：家庭音响,引入计算机技术的音响,配备B&O与Core 2 Duo的P.Guerra家庭影院,Sonos ZP80无线音响,LG HD DVD/蓝光播放器,Motorola支持M卡的 HD DVR 录像机,iPhone,嵌入式系统：电视,高清电视数字电视立体显示技术,LG内置数字录像机的

9、 LCD TV,AppleTV:Intel Pentium M 1.0 GHz 2MB of L2 高速缓存nVidia G72M 显示卡 64MB DDR2 内存内置的 40GB 硬盘播放 iTunes,能输出 1080p 高画质影像的 iPod Dock,数字电视机顶盒,家庭相册远程宠物喂养器远程观看到宠物的行动跟它对话远程喂养宠物,嵌入式系统：通讯设备,有计算机能力的各种通讯设备路由器/交换机/防火墙等,Buffalo 路由器/USB 网卡套装,VPN产品,千兆网关防火墙,嵌入式系统：仪器仪表,DCG(动态心电图仪)便携式多参数监护仪中医指套传感器脉象虚拟仪器推拿手法测试仪电动机故障状态

10、监测保护系统,监控仪,手持仪,嵌入式系统：交通相关,汽车电子处理器个数可达三位数车载娱乐，定位等车控ABS、EBD等其他,中国版月球车,汽车立体声音响HD Radio扩展包,改装遮阳板 DVD/TV/MP3,嵌入式系统：军工,武器控制系统数字化单兵系统有苛刻要求尺寸和重量功率消耗震动和冲击温度和湿度,21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统夜视扫描、全球定位、指挥通信,嵌入式系统：新兴硬件,GPS/蓝牙双拼模块芯片,龙芯2号增强型处理器芯片,Intel 八十核心处理器2007年2月,服用的 RFID 芯片,Intel Tolapai计划要把南北桥做在芯片中,AMD Swift已经集成了北桥、CPU、

11、显卡,嵌入式系统案例分析：嵌入式视频服务器,无需使用完整的计算机需要的功能分析音视频采集，压缩网络功能存储硬件系统处理器存储器外存采集设备网卡软件系统视频采集、压缩、传输网络交互,嵌入式系统应用案例分析：智能家电集成,数字化家庭,嵌入式系统应用案例分析：网络产品集成,信息化社会,CCID数据,2000年嵌入式软件市场规模为70.33亿元2001年为95.43亿元2002年118.56亿元2002年中国软件市场为345.0亿元，嵌入式软件约占软件总市场的34.37。2003年嵌入式软件市场中国市场规模达到188亿元2004年，673.62亿元软件统计数据为：套装软件共计478亿元，为具有独立产品

12、形态的软件。其中包括系统软件89亿元（操作系统44.19亿元、数据库管理系统20.06亿元、支撑软件25.71亿元）、中间件软件6.98亿元、应用软件304.53亿元（包括通用应用软件（安全软件、办公软件、管理软件、游戏软件、教育软件等）与行业应用软件（金融、电信、政府等）、嵌入式软件（673.62亿元）另外软件服务（937.48亿元）：除生产产品化软件之外的所有的软件研发及相关活动，包括系统集成、软件外包、咨询、数据加工和处理等2005年，1061.4亿元2005年，中国嵌入式软件产业在整个软件产业中的比重已经接近40%,占全球嵌入式软件产业的比重已经提升到4.8%,嵌入式系统是一种技术，应

13、用技术,以实现产业产品为目的嵌入式产品任何包含一个或多个专用或者通用计算机部件的电子设备不以计算机形态出现将计算机”嵌入“在电子设备内能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体广义:任何一个非计算机的计算系统,嵌入式系统必要条件,有处理器计算机五大部件运算器，控制器合称处理器存储器输入输出如果只有存储器、输入输出，不能认为是嵌入式系统不能执行计算机最基础的功能常用32位处理器价格与单片机接近性能高网络支持能力强,嵌入式产品硬件特征,通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备组成高集成度逐步形成单芯片解决方案系统芯片(SOC)定制性面向用户面向产品面向应用 解决方案不唯一不可垄断的高度分散的工业，候选器件

14、太多而PC由WINTEL（window，intel）垄断,嵌入式系统硬件,嵌入式产品软件特征,包括嵌入式操作系统和嵌入式应用软件、开发工具软件要求固态化存储 稳定性要求高软件代码高质量、高可靠性可能无系统软件软硬件紧密结合，协同开发,其他可能有的要求,实时性强功耗低支持升级软件和硬件结合紧密由于定制，可能无硬盘，无通用操作系统产品升级换代困难和硬件同步升级具有较长的生命周期,定义,微软在2002年将嵌入式系统定义为完成某一特定功能、或是使用某一特定嵌入式应用软件的计算机或计算装置。英国电机工程师学会的定义:“嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂操作的装置”通常执行特定功能以微电脑和

15、外围构成核心严格的时序和稳定性要求全自动操作循环精确定义:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统,互联网企业蚕食嵌入式,Google手机发布,T-Mobile G1 硬件高通MSM 7201处理器，GPS卫星导航、300万像素摄像头,3.17英寸触摸屏480 x320 分辨率，18GB MicroSD卡 支持WCDMA/HSPA网络，理论下载速率7.2Mbps；支持Wi-Fi软件Android操作系统各种谷歌的服务Gmail、Google Maps、YouTube、Google日历、Google TalkChrom

16、e精简版一键搜索Android Market下载，全免费基于图片的导航软件“BreadCrumbz”用手机唱卡拉OK的软件“TuneWiki”179美元,几个问题,1、互联网企业进入手机领域2、手机未来是否就是计算机3、手机技术走势如何,处理器作为发动机，让手机飞起来,处理器发展趋势制造工艺发展到32nm，实现小尺寸、微功耗和低成本需要计算能力，提供精巧的多媒体人机界面联网成为必然的趋势，芯片上集成Wifi、WiMax最新处理器ARM(16/32-bit),XScale(32-bit)VIA Nano(64-bit,5-25w)Intel Atom(32-bit,0.6-2.5w)本地+远程本地提供相对充足的计算能力远程提供超级计算能力Scott McNealy:The network is the computer.多核双核-多核-千核,能耗是风阻，让手机飞行时间变短,能耗是手机等移动终端所面临的一个重要问题解决方法硬件节能：低功耗设计、工艺软件节能：解决内存墙，动态调频，节能编译，节能调度提高电池容量燃料电池可能从根本上解决能耗问题其能量密度，理论上可为锂离子电池的五至十倍以上补充