微处理器设计/嵌入式系统
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嵌入式系统是指将软件嵌入到计算机硬件中的系统，使系统专用于某个应用或应用程序的特定部分，或产品或更大系统的一部分。它是一个基于微处理器的控制系统，处理一组固定的程序指令来控制电气机械设备，这些设备可能只是更大系统的一部分。它们是包含微处理器或微控制器的电子系统，但我们并不认为它们是计算机——计算机隐藏或嵌入在系统中。
从物理上讲，嵌入式系统从便携式设备（如电子手表和 MP3 播放器）到大型固定装置（如交通信号灯、工厂控制器）以及混合动力汽车、核磁共振成像和航空电子设备等高度复杂的系统。复杂程度从低级（只有一个微控制器芯片）到高级（多个单元、外设和网络安装在一个大型机箱或外壳中）不等。
三个主要的嵌入式组件是
- 嵌入硬件以提供类似计算机的功能。
- 将主要应用程序软件嵌入到闪存或 ROM 中，并且应用程序软件同时执行多个任务。
- 嵌入实时操作系统 (RTOS)，它监督在硬件上运行的应用程序软件任务，并根据系统中任务的优先级和时间限制组织对系统资源的访问。
嵌入式系统的主要特点是
- 专用功能
- 专用复杂算法
- 专用 GUI 和其他用户界面
- 实时操作
- 多速率操作
实时嵌入式系统被定义为那些系统，其中系统的正确性不仅取决于计算的逻辑结果，而且还取决于生成结果的时间。
实时嵌入式系统被广泛应用于航空计算机、医疗仪器和通信系统等领域。嵌入式系统以处理器内存有限、处理能力有限以及与外部世界的接口异常等特点为特征。实时要求对嵌入式处理结果的交付时间施加了严格的时间限制。
RTOS 内核隐藏了系统硬件的底层细节，同时为应用程序软件提供了几类服务。这些包括：基于优先级的抢占式调度任务管理、可靠的进程间通信和同步、非碎片动态内存分配和基本计时器服务。
时间确定性问题对于区分通用计算操作系统和实时操作系统至关重要。此问题出现在操作系统内核的许多部分，例如任务调度程序、动态内存分配和进程间消息通信。虽然通用计算操作系统通常在这些领域提供非确定性服务，但实时和嵌入式系统需要完全确定性的解决方案。许多实时操作系统在其紧凑的高性能内核中实现了这些解决方案。