1.3 嵌入式系统的特征

对于嵌入式系统的特征，在上一节已经粗略地介绍，这里根据它的各个组成模块进行具体的讨论。由于嵌入式系统千差万别，这里描述的技术特征是不同的嵌入式系统中比较相似的一些特性。

嵌入式系统的硬件构成一般包括：嵌入式处理器、存储器、人机接口，以及针对特定应用的专用接口硬件。虽然在硬件组成上与传统PC类似，但每个组件的具体特性有明显的差异。表1.2例举了硬件方面的差异。

表1.2 嵌入式系统硬件模块与PC的差异

虽然从运算能力上来看，多数嵌入式系统不及普通PC，但由于它们运行环境的特殊性，在结构上、性能指标要求上（比如可靠性和实时性等指标）可能会远高于PC。这些特殊性也对嵌入式系统的设计制造带来了挑战，常规的标准化模块化的设计方法在PC设计中得到普及，但对于嵌入式系统，很多设计需要针对应用逐一定制，缺乏一致的通用设计模式和软硬件架构。

在软件上，嵌入式系统和PC的具体差异如下：在操作系统上，PC使用Windows、Desktop Linux等系统，操作系统界面相对统一，系统软件可用的资源丰富（内存资源、CPU运算能力资源），并且操作系统提供给上层应用软件的运行环境遵循统一的标准（POSIX）。而嵌入式系统中由于内存容量和CPU运算速度的限制，对操作系统的规模有一定的限制，要求操作系统能够在特定的小内存和低速度下实现，并且很多情况下嵌入式系统不使用任何操作系统。对于嵌入式操作系统也因为应用环境要求的多样性，没有标准的实现，目前嵌入式系统软件市场上针对不同的特性要求有对应的操作系统。另外在操作系统的软件功能上，除了支持常规的设备管理、分配和多任务管理之外，嵌入式操作系统在可靠性和实时性上的要求通常高于PC操作系统，这些特点给嵌入式操作系统的设计带来了巨大的挑战。在应用程序方面，嵌入式系统软件通常针对设备控制和检测，而不会提供复杂的用户界面和视觉效果，因此很少需要PC环境下复杂的界面操作。在软件可靠性方面，嵌入式系统的要求通常高于PC软件。比如，交换机上运行的嵌入式应用程序通常需要连续数年不关机持续运行，不允许任何内存泄漏、死机、系统崩溃等软件故障的存在。相比之下，PC应用软件的崩溃就显得很频繁。

嵌入式系统是软硬件的结合体，针对应用环境定制，本书将根据从嵌入式系统的基本硬件构成和软件架构两方面进行介绍。由于嵌入式系统包括了各种不同的设计，书本的内容仅仅包括了其中相对共性的内容，虽然这仅仅是众多嵌入式系统的一小部分，但希望通过本书的介绍能够帮助读者学会分析理解应用于各行各业的嵌入式系统，并能够从事嵌入式系统的开发设计。