淺析電子系統嵌入式計算機技術

趙全浩

（山東科技大學，山東青島，266590）

1 嵌入式計算機特點分析

■1.1 嵌入對象較為廣泛

隨著微電子技術不斷的深入發展，嵌入式計算機技術能夠完成其他所有系統機設備，進一步實現了其性能的優化與創新發展。例如，我國傳統模式下的洗衣機，通常情況下都是采用人工操作方式實現，并且其整個洗衣服的過程、漂洗、甩干等操作，都是實行分離式操作，整個操作過程相對較為繁瑣。而嵌入式計算機技術在該領域的應用，成功的解決了傳統洗衣機的不足與缺陷，并且在整個洗衣的過程完善是采用自動化控制，極大的提升了洗衣機工作效率。

■1.2 嵌入形式多樣化

由于系統以及設備存在著差異，致使其對于嵌入式計算機的要求，會在很大程度上存在嚴重的差異。基于此，在進行嵌入式計算機技術的應用過程當中，必然會出現嵌入形式多樣化，進而滿足不同系統機設備的實際需求。

■1.3 嵌入功能相對專一

嵌入式計算機與其他計算機有所不同，嵌入式計算機屬于專用型計算機。并且嵌入式計算機在服務對象、以及功能目標等方面較為明確。并且嵌入式計算機的功能領域，呈現出較為專一性的特點。并且在此過程當中，完全不需要添加其他多余的功能，在一定程度上能夠加強對其成本的有效控制。

■1.4 具有實時的嵌入性能

在發揮嵌入式計算機的性能時，其具有一定的實時性特征。此外，嵌入式計算機可以有限的范圍內，接受命令信號，并且能夠及時的完成其既定的任務。當前的這種操作形式，是嵌入式計算機本身所具備的特征。因此，在設計與構造嵌入式計算機系統的過程當中，設計人員需要加強對系統軟件的配置進行考慮，通過合理的配置其硬件與軟件，進而實現嵌入式計算機的實時性。

■1.5 可靠的嵌入結構

嵌入式計算機具有極強的隱蔽性，通常情況下會隱藏在計算機系統當中，它并不是孤立存在的，倘若不是專業用戶，難以直接與嵌入式系統。嵌入式計算機當前的這種模式，主要的優勢在于充分發揮系統的功能，能夠有效的避免由于人為因素，為該計算機系統帶來不必要的影響。此外，嵌入式計算機系統在投入使用后，人們難以對其系統進行直接控制。

2 實時分布操作系統

電子系統嵌入式計算機的軟件大致上可分為：應用軟件、硬件模塊支持軟件、操作系統等三個層次。其一，硬件模塊支持軟件。主要包括圖像處理、網絡開關、數據處理以及信號處理等部分內容。其二，應用軟件層。應用軟件層主要是一種電子系統功能性軟件，具體包括電子、導航、通訊、數據鏈、雷達等多方面處理軟件。其三，操作系統。分布式操作系統、功能重組、以及軟件動態下載等，能夠對發生的故障進行準確的定位，隔離等操作，支持應用軟件等動態遷移。

■2.1 安全關鍵內核

安全關鍵內核能夠對操作系統進行狀態控制，并將其與分區操作系統進行空間隔離，促使安全內核免于受到應用程序的影響，與此同時，有效的避免了分區操作之間的相互影響。分區操作系統擁有其專用的時間片及內存，如同在一個目標機平臺上運行，進而有效的隔離子系統當中的軟件邏輯。

■2.2 分區操作系統

電子系統應用軟件的運行在分區操作系統中的組件環境之上[1]，提升系統的重組能力、以及動態管理。并且利用模型設計等進行自動生成，進而有效的提升其系統開發的效率。通過對任務電子系統資源的接口定義，進而實現對安全關鍵系統的配置及部署[2]。此外，分區內有時間片資源、以及獨立的內存空間。還具備獨立的通信管理、儲存管理、健康性管理等。

3 冗余設計及功能重組分析

■3.1 冗余設計

電子系統嵌入式計算機冗余設計主要包括以下4級內容：第1級：功能模塊內部。例如，圖像處理模塊中的處理器、信號處理模塊、以及數據處理模塊等。第2級：功能模塊之間：圖像處理模塊、信號處理模塊、大容量存儲器模塊、電源模塊之間等。第3級：網絡開關之間。網絡開關主要是利用雙冗余設計，并且雙網絡開關機雙供電系統，在同時出現在每一個模塊當中。第4級：機架之間。主要實現對圖像處理、數據處理、以及數據存儲資源冗余。

■3.2 BIT測試

BIT電路被嵌入到嵌入式計算機的每一個模塊當中，并且發揮BIT的優勢功能，加強對該模塊的進行測試。BIT電路主要有三種自檢方式分別為：維護自檢、周期自檢及加電自檢。

■3.3 測試方法設計

在嵌入式計算機的測試過程當中，主要通過對其進行定位設計以及故障測試，其中主要包括測試信號的主要提取方法、防誤警設計、故障方程等。

■3.4 應用重構

當系統當中的任意一個模塊發生故障時，操作系統會自動進行嘗試應用恢復。一旦嘗試應用恢復出現失敗的情況，則需要根據實際情況，加強對應用進行遷移或者重構。而重構主要分為系統重構與應用重構兩種類型，例如應用重構，主要是指對應用軟件之間的關系加以改變，促使其應用功能隨之發生改變。而靜態重構與動態重構作為重構的中重要組成部分，具體功能表現在以下方面：其一，動態重構。主要是指在應用運行的過程中，通過對運行組件之間的關系加以改變，進而改變其工作。而靜態重構是針對應用卸載后、或者應用為部署的情況下，通過對描述文件中的組件連接關系進行適當的修改，進而實現其新的連接方式。此外，系統重構主要是指對系統內全部的應用，按照系統當前的資源狀況進行重新的分配部署戰略[2]。而系統重構同樣具備動態重構與靜態重構兩種形式，所謂的系統動態重構是指基于系統運行的狀態中，對系統當中的運行的應用進行遷移。而系統靜態重構是指對系統配置描述進行修改后，重新啟動系統。

4 嵌入式計算機技術的應用分析

■4.1 家用電氣系統嵌入式計算機

在人們的日常生產生活過程當中，家用電氣系統嵌入式計算機較為常見。例如，冰箱、全自動洗衣機、空調、以及數字電視等家用電器，雖然，人們不能夠用眼睛觀察，但是家用電氣系統嵌入式計算機的存在，為人們的生產生活帶來了重大改變。由于嵌入式計算機在空調系統中的應用，極大的豐富了空調的自動調節溫度、睡眠等功能，不但有效的降低了電能的消耗，而且還有助于節能環保，在很大程度上為人們的生活提供了便利。

■4.2 工業控制嵌入式計算機

嵌入式計算機在工業領域的應用，能夠在一定程度上加強對工業相關設備的控制與管理，極大的提升了設備的運行效率。例如，現階段工業領域所使用的嵌入式工控機，是一種針對工業現場而進行設計的結構緊湊型計算機[3]。并且在工作環境及溫度較為惡劣的情況下，嵌入式工控機仍然能夠保持靈活運用，主要包括監控等領域的應用。

■4.3 網絡系統嵌入式計算機

嵌入式計算機在網絡系統當中的應用，是計算機技術發展的必然之舉。當前由于編碼的開放的原因，導致嵌入式計算機在網絡系統當中得到廣泛的應用后，能夠對絕大部分的系統程序進行再次編輯，進而促進了網絡系統應用的便捷性。例如，嵌入式計算機技術在醫療領域的應用，能夠保障在相同設計基礎上，建立不同的系統，并且在一定程度上能夠實現功能的多樣化。不但可以有效的降低了設備的硬件成本。而且還通過數據共享，實現了產品使用周期的延緩，為我國醫療事業的發展提供了堅實的技術保障。

5 結語

綜上所述，嵌入式計算機技術在我國經歷了漫長的發展歷程，終于從技術探索階段走向了技術成熟的階段，并在我國社會各個領域得到了廣泛的應用，并且為各行各業的發展提供了堅實的保障基礎。因此，在嵌入式計算機技術的實際應用過程當中，要給予其足夠的重視，發揮嵌入式計算機技術的優勢，促進各行各業的良好發展。此外，嵌入式計算機對人們的日常生產生活帶來了嚴重的影響，例如家用電氣系統、網絡系統、工業控制等領域的應用，發揮著嵌入式計算機不可替代的作用。相信在未來的發展歷程當中，由于信息技術的不斷發函，必然會將嵌入式計算機技術推向新一輪的發展高峰。