浅析电子系统嵌入式计算机技术

赵全浩

（山东科技大学，山东青岛，266590）

1 嵌入式计算机特点分析

■1.1 嵌入对象较为广泛

随着微电子技术不断的深入发展，嵌入式计算机技术能够完成其他所有系统机设备，进一步实现了其性能的优化与创新发展。例如，我国传统模式下的洗衣机，通常情况下都是采用人工操作方式实现，并且其整个洗衣服的过程、漂洗、甩干等操作，都是实行分离式操作，整个操作过程相对较为繁琐。而嵌入式计算机技术在该领域的应用，成功的解决了传统洗衣机的不足与缺陷，并且在整个洗衣的过程完善是采用自动化控制，极大的提升了洗衣机工作效率。

■1.2 嵌入形式多样化

由于系统以及设备存在着差异，致使其对于嵌入式计算机的要求，会在很大程度上存在严重的差异。基于此，在进行嵌入式计算机技术的应用过程当中，必然会出现嵌入形式多样化，进而满足不同系统机设备的实际需求。

■1.3 嵌入功能相对专一

嵌入式计算机与其他计算机有所不同，嵌入式计算机属于专用型计算机。并且嵌入式计算机在服务对象、以及功能目标等方面较为明确。并且嵌入式计算机的功能领域，呈现出较为专一性的特点。并且在此过程当中，完全不需要添加其他多余的功能，在一定程度上能够加强对其成本的有效控制。

■1.4 具有实时的嵌入性能

在发挥嵌入式计算机的性能时，其具有一定的实时性特征。此外，嵌入式计算机可以有限的范围内，接受命令信号，并且能够及时的完成其既定的任务。当前的这种操作形式，是嵌入式计算机本身所具备的特征。因此，在设计与构造嵌入式计算机系统的过程当中，设计人员需要加强对系统软件的配置进行考虑，通过合理的配置其硬件与软件，进而实现嵌入式计算机的实时性。

■1.5 可靠的嵌入结构

嵌入式计算机具有极强的隐蔽性，通常情况下会隐藏在计算机系统当中，它并不是孤立存在的，倘若不是专业用户，难以直接与嵌入式系统。嵌入式计算机当前的这种模式，主要的优势在于充分发挥系统的功能，能够有效的避免由于人为因素，为该计算机系统带来不必要的影响。此外，嵌入式计算机系统在投入使用后，人们难以对其系统进行直接控制。

2 实时分布操作系统

电子系统嵌入式计算机的软件大致上可分为：应用软件、硬件模块支持软件、操作系统等三个层次。其一，硬件模块支持软件。主要包括图像处理、网络开关、数据处理以及信号处理等部分内容。其二，应用软件层。应用软件层主要是一种电子系统功能性软件，具体包括电子、导航、通讯、数据链、雷达等多方面处理软件。其三，操作系统。分布式操作系统、功能重组、以及软件动态下载等，能够对发生的故障进行准确的定位，隔离等操作，支持应用软件等动态迁移。

■2.1 安全关键内核

安全关键内核能够对操作系统进行状态控制，并将其与分区操作系统进行空间隔离，促使安全内核免于受到应用程序的影响，与此同时，有效的避免了分区操作之间的相互影响。分区操作系统拥有其专用的时间片及内存，如同在一个目标机平台上运行，进而有效的隔离子系统当中的软件逻辑。

■2.2 分区操作系统

电子系统应用软件的运行在分区操作系统中的组件环境之上[1]，提升系统的重组能力、以及动态管理。并且利用模型设计等进行自动生成，进而有效的提升其系统开发的效率。通过对任务电子系统资源的接口定义，进而实现对安全关键系统的配置及部署[2]。此外，分区内有时间片资源、以及独立的内存空间。还具备独立的通信管理、储存管理、健康性管理等。

3 冗余设计及功能重组分析

■3.1 冗余设计

电子系统嵌入式计算机冗余设计主要包括以下4级内容：第1级：功能模块内部。例如，图像处理模块中的处理器、信号处理模块、以及数据处理模块等。第2级：功能模块之间：图像处理模块、信号处理模块、大容量存储器模块、电源模块之间等。第3级：网络开关之间。网络开关主要是利用双冗余设计，并且双网络开关机双供电系统，在同时出现在每一个模块当中。第4级：机架之间。主要实现对图像处理、数据处理、以及数据存储资源冗余。

■3.2 BIT测试

BIT电路被嵌入到嵌入式计算机的每一个模块当中，并且发挥BIT的优势功能，加强对该模块的进行测试。BIT电路主要有三种自检方式分别为：维护自检、周期自检及加电自检。

■3.3 测试方法设计

在嵌入式计算机的测试过程当中，主要通过对其进行定位设计以及故障测试，其中主要包括测试信号的主要提取方法、防误警设计、故障方程等。

■3.4 应用重构

当系统当中的任意一个模块发生故障时，操作系统会自动进行尝试应用恢复。一旦尝试应用恢复出现失败的情况，则需要根据实际情况，加强对应用进行迁移或者重构。而重构主要分为系统重构与应用重构两种类型，例如应用重构，主要是指对应用软件之间的关系加以改变，促使其应用功能随之发生改变。而静态重构与动态重构作为重构的中重要组成部分，具体功能表现在以下方面：其一，动态重构。主要是指在应用运行的过程中，通过对运行组件之间的关系加以改变，进而改变其工作。而静态重构是针对应用卸载后、或者应用为部署的情况下，通过对描述文件中的组件连接关系进行适当的修改，进而实现其新的连接方式。此外，系统重构主要是指对系统内全部的应用，按照系统当前的资源状况进行重新的分配部署战略[2]。而系统重构同样具备动态重构与静态重构两种形式，所谓的系统动态重构是指基于系统运行的状态中，对系统当中的运行的应用进行迁移。而系统静态重构是指对系统配置描述进行修改后，重新启动系统。

4 嵌入式计算机技术的应用分析

■4.1 家用电气系统嵌入式计算机

在人们的日常生产生活过程当中，家用电气系统嵌入式计算机较为常见。例如，冰箱、全自动洗衣机、空调、以及数字电视等家用电器，虽然，人们不能够用眼睛观察，但是家用电气系统嵌入式计算机的存在，为人们的生产生活带来了重大改变。由于嵌入式计算机在空调系统中的应用，极大的丰富了空调的自动调节温度、睡眠等功能，不但有效的降低了电能的消耗，而且还有助于节能环保，在很大程度上为人们的生活提供了便利。

■4.2 工业控制嵌入式计算机

嵌入式计算机在工业领域的应用，能够在一定程度上加强对工业相关设备的控制与管理，极大的提升了设备的运行效率。例如，现阶段工业领域所使用的嵌入式工控机，是一种针对工业现场而进行设计的结构紧凑型计算机[3]。并且在工作环境及温度较为恶劣的情况下，嵌入式工控机仍然能够保持灵活运用，主要包括监控等领域的应用。

■4.3 网络系统嵌入式计算机

嵌入式计算机在网络系统当中的应用，是计算机技术发展的必然之举。当前由于编码的开放的原因，导致嵌入式计算机在网络系统当中得到广泛的应用后，能够对绝大部分的系统程序进行再次编辑，进而促进了网络系统应用的便捷性。例如，嵌入式计算机技术在医疗领域的应用，能够保障在相同设计基础上，建立不同的系统，并且在一定程度上能够实现功能的多样化。不但可以有效的降低了设备的硬件成本。而且还通过数据共享，实现了产品使用周期的延缓，为我国医疗事业的发展提供了坚实的技术保障。

5 结语

综上所述，嵌入式计算机技术在我国经历了漫长的发展历程，终于从技术探索阶段走向了技术成熟的阶段，并在我国社会各个领域得到了广泛的应用，并且为各行各业的发展提供了坚实的保障基础。因此，在嵌入式计算机技术的实际应用过程当中，要给予其足够的重视，发挥嵌入式计算机技术的优势，促进各行各业的良好发展。此外，嵌入式计算机对人们的日常生产生活带来了严重的影响，例如家用电气系统、网络系统、工业控制等领域的应用，发挥着嵌入式计算机不可替代的作用。相信在未来的发展历程当中，由于信息技术的不断发函，必然会将嵌入式计算机技术推向新一轮的发展高峰。