첫째, 현대 컴퓨터 기술 개발 역사

1. 마이크로 컴퓨터 시대의 임베디드 애플리케이션

전자디지털 컴퓨터는 1946 에서 태어났습니다. 이후 오랜 역사 과정 동안 컴퓨터는 전용 기계실에서 수치 계산을 실현하는 크고 비싼 장비였다. 1970 년대에 마이크로프로세서가 나타나서야 컴퓨터는 역사적인 변화를 겪었다. 마이크로프로세서 기반 마이크로컴퓨터는 크기가 작고, 가격이 저렴하며, 안정성이 높기 때문에 컴퓨터실에서 빠르게 빠져나가고 있다. 고속 수치 계산 기능을 기반으로 한 마이크로컴퓨터는 객체 시스템에 마이크로컴퓨터를 내장하여 객체 시스템을 지능적으로 제어해야 하는 제어 전문가의 관심을 불러일으켰다. 예를 들어, 소형 컴퓨터 한 대가 전기와 기계적 강화를 거쳐 다양한 주변 인터페이스 회로로 대형 선박에 설치되어 자동운전기나 선박용 엔진 상태 모니터링 시스템을 구성한다. 이렇게 하면 컴퓨터는 원래의 형태와 일반적인 컴퓨터 기능을 잃게 된다. 원래의 범용 컴퓨터 시스템과 구별하기 위해 컴퓨터를 개체 시스템에 내장하여 개체 시스템을 지능적으로 제어할 수 있습니다. 이를 임베디드 컴퓨터 시스템이라고 합니다. 따라서 임베디드 시스템은 마이크로컴퓨터 시대에 탄생했으며, 임베디드 시스템의 임베디드 본질은 임베디드 시스템을 이해하는 기본 출발점인 개체 시스템에 컴퓨터를 내장하는 것입니다.

현대 컴퓨터 기술의 두 가지 지점.

임베디드 컴퓨터 시스템은 객체 시스템에 내장되어 객체를 지능적으로 제어하기 때문에 일반 컴퓨터 시스템과는 전혀 다른 기술적 요구 사항과 발전 방향을 가지고 있습니다. 범용 컴퓨터 시스템의 기술적 요구 사항은 고속, 대량 수치 계산입니다. 기술의 발전 방향은 버스 속도의 무한한 향상과 스토리지 용량의 무한한 확장이다. 임베디드 컴퓨터 시스템의 기술적 요구 사항은 객체에 대한 지능형 제어 기능입니다. 기술의 발전 방향은 개체 시스템과 밀접한 관련이 있는 임베디드 성능, 제어 기능 및 제어 신뢰성입니다.

초기에는 대형 장비에 임베디드 애플리케이션을 구현하기 위해 범용 컴퓨터 시스템을 개조하는 것을 꺼려했습니다. 그러나 가전제품, 계기, 산업 제어 장치와 같은 많은 개체 시스템의 경우 범용 컴퓨터 시스템에 내장할 수 없으며, 임베디드 시스템과 범용 컴퓨터 시스템의 기술 발전 방향은 완전히 다릅니다. 따라서 범용 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템을 독립적으로 개발할 필요가 있으며, 이는 현대 컴퓨터 기술 발전의 두 가지 주요 분기를 형성한다.

마이크로컴퓨터의 출현으로 컴퓨터가 현대 컴퓨터 발전 단계에 들어선 경우, 임베디드 컴퓨터 시스템의 탄생은 컴퓨터가 범용 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템의 병행 발전의 시대로 접어들면서 20 세기 말 컴퓨터의 고속 발전기로 이어졌다.

3. 두 지점 개발의 이정표

범용 컴퓨터 시스템과 임베디드 컴퓨터 시스템 간의 전문화 발전은 20 세기 말 20 세기 초 컴퓨터 기술의 급속한 발전을 가져왔다. 컴퓨터 전문 분야는 임베디드 애플리케이션 요구 사항에 관계없이 범용 마이크로프로세서를 286, 386, 486 에서 펜티엄 시리즈로 빠르게 전환하는 범용 컴퓨터 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 기술 개발에 주력하고 있습니다. 운영 체제는 컴퓨터의 고속 대용량 데이터를 기반으로 한 파일 처리 능력을 빠르게 확장하여 범용 컴퓨터 시스템을 완벽한 단계로 이끌었다.

임베디드 컴퓨터 시스템은 완전히 다른 길을 걷고 있는데, 이것이 바로 단일 칩 발전의 길이다. 전통적인 전자 시스템 분야의 원시 제조업체와 전문가를 동원하여 컴퓨터 분야에서 시작된 임베디드 시스템을 인수하고 임베디드 시스템을 개발하고 보급하는 역사적 임무를 맡았으며, 전통적인 전자 시스템을 지능화된 현대 전자 시스템 시대로 빠르게 발전시켰다.

따라서 현대 컴퓨터 기술 발전의 두 가지 주요 지점의 이정표는 컴퓨터 발전의 전문화 분업을 형성할 뿐만 아니라 컴퓨터 기술을 발전시키는 임무를 전통적인 전자 시스템 분야로 확장한다는 점이다. 컴퓨터를 인류 사회가 전면적인 지능 시대로 진입하는 강력한 도구로 만들다.

둘째, 임베디드 시스템의 정의와 특성

임베디드 (컴퓨터) 시스템의 기원과 발전을 이해한다면 임베디드 시스템에 대해 많은 오해를 하지 않을 것입니다. 하지만 임베디드 시스템은 역사적으로, 본질적으로, 보편적으로 정의할 수 있습니다.

1. 임베디드 시스템 정의

역사적, 본질적, 보편적인 요구 사항에 따라 임베디드 시스템은 "대상 시스템에 내장된 전용 컴퓨터 시스템" 으로 정의되어야 합니다. 임베디드, 전용 및 컴퓨터 시스템은 임베디드 시스템의 세 가지 기본 요소입니다. 대상 시스템은 임베디드 시스템에 내장된 호스트 시스템입니다.

2. 임베디드 시스템 기능

임베디드 시스템의 특징은 정의와 다르며, 이는 정의의 세 가지 기본 요소에서 파생됩니다. 임베디드 시스템마다 특성이 다를 수 있습니다. "임베딩" 관련 특성: 객체 시스템에 포함되기 때문에 물리적 환경 (소형), 전기/대기 환경 (신뢰성), 비용 (저렴한 가격) 등과 같은 객체 시스템의 환경 요구 사항을 충족해야 합니다. "특수성" 관련 특징: 소프트웨어 및 하드웨어 사용자 정의 객체 요구 사항을 충족하는 최소 소프트웨어 및 하드웨어 구성. "컴퓨터 시스템" 관련 기능: 임베디드 시스템은 대상 시스템의 제어 요구 사항을 충족하는 컴퓨터 시스템이어야 합니다. 이러한 두 가지 기능을 위해 이 컴퓨터에는 대상 시스템에 적합한 인터페이스 회로가 있어야 합니다.

또한 임베디드 시스템의 정의를 이해할 때 임베디드 장치와 혼동하지 마십시오. 임베디드 장치란 가전제품, 계기, 산업 제어 장치, 로봇, 휴대폰, PDA 등 임베디드 시스템이 있는 제품과 장비를 말합니다.

임베디드 시스템 유형 및 개발

위의 임베디드 시스템의 정의에 따르면, 정의의 세 가지 요소가 충족되면 컴퓨터 시스템을 임베디드 시스템이라고 부를 수 있습니다. 임베디드 시스템은 부품 수준 (산업용 컴퓨터), 보드 수준 (단일 보드, 모듈) 및 칩 수준 (MCU, SoC) 으로 나눌 수 있습니다.

어떤 사람들은 임베디드 프로세서를 임베디드 시스템으로 생각하지만 임베디드 시스템이 임베디드 컴퓨터 시스템이기 때문에 임베디드 프로세서를 임베디드 애플리케이션으로 사용해야만 임베디드 시스템이라고 부를 수 있습니다.

임베디드 시스템은 대상 시스템과 밀접하게 관련되어 있으며, 주요 기술 발전 방향은 임베디드 어플리케이션의 요구 사항을 충족하고 대상 시스템에 필요한 주변 회로 (예: ADC, DAC, PWM, 달력 클럭, 전력 모니터링, 프로그램 실행 모니터링 회로 등) 를 지속적으로 확장하는 것입니다. ) 및 객체 시스템 요구 사항을 충족하는 응용 프로그램 시스템을 형성합니다. 따라서 임베디드 시스템은 특수한 컴퓨터 시스템으로서 컴퓨터 애플리케이션 시스템으로 계속 발전해야 합니다. 따라서 정의의 전용 컴퓨터 시스템은 대상 시스템의 요구 사항을 충족하는 컴퓨터 응용 프로그램 시스템으로 확장할 수 있습니다.

셋째, 임베디드 시스템의 자체 개발 경로

1 .. 단일 칩 마이크로 컴퓨터가 임베디드 시스템 자체 개발의 선구자를 열었습니다.

임베디드 시스템은 마이크로 컴퓨터 시대에 시작되었지만 마이크로 컴퓨터의 볼륨, 가격 및 신뢰성이 대부분의 타겟 시스템의 임베디드 애플리케이션 요구 사항을 충족하지 못하므로 임베디드 시스템은 자체 개발의 길을 걸어야 합니다. 이 길은 칩길이다. 컴퓨터는 하나의 칩에 제작되어 임베디드 시스템을 독립적으로 개발하는 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시대를 열었다.

단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전 경로를 탐구할 때 두 가지 모드, 즉' 시그마 모드' 와' 혁신 모드' 가 나타났다. "모드" 는 기본적으로 범용 컴퓨터 직접 칩 모드로, 범용 컴퓨터 시스템의 기본 장치를 잘라서 단일 칩에 통합하여 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 형성합니다. 혁신 모드는 임베디드 애플리케이션의 요구 사항에 따라 새로운 아키텍처, 마이크로프로세서, 명령어 시스템, 버스 모드, 관리 모드 등을 설계했습니다. 인텔사의 MCS-48 과 MCS-5 1 은 혁신 모델에 따라 개발된 단일 임베디드 시스템 (단일 마이크로컴퓨터) 입니다. MCS-5 1 은 MCS-48 을 기반으로 개발된 통합 임베디드 시스템입니다. 역사는' 혁신 모델' 이 임베디드 시스템 자체 개발을 위한 올바른 방법이며, MCS-5 1 아키텍처는 단일 임베디드 시스템의 전형적인 아키텍처로 자리잡았습니다.

마이크로 컨트롤러 기술 개발 역사

단일 칩 마이크로 컴퓨터는 1970 년대 후반에 태어나 SCM, MCU, SoC 의 세 단계를 거쳤다.

1.SCM 은 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 단계이며, 주로 최상의 단일 디스크 형태로 임베디드 시스템의 최적 아키텍처를 찾는 것입니다. "혁신 모델" 의 성공은 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 범용 컴퓨터가 완전히 다른 발전의 길을 마련했습니다. 인텔은 임베디드 시스템의 자체 개발에 큰 기여를 했습니다.

2.MCU 는 마이크로컨트롤러 장치의 단계이며, 주요 기술 발전 방향은 임베디드 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 다양한 주변 회로 및 인터페이스 회로를 확장하여 객체의 지능형 제어 기능을 강조하는 것입니다. 관련된 분야는 모두 대상 시스템과 관련이 있기 때문에 MCU 개발의 중임은 불가피하게 전기 전자 기술 업체에 떨어질 수밖에 없다. 이에 따라 인텔이 점차 MCU 를 페이드하는 것도 객관적인 요인이 있는 것으로 보인다. MCU 개발 중 가장 유명한 제조업체는 필립스입니다.

Philips 는 임베디드 어플리케이션의 큰 장점으로 MCS-5 1 을 단일 칩에서 마이크로컨트롤러로 빠르게 발전시켰습니다. 따라서 임베디드 시스템의 발전 경로를 검토할 때 인텔과 필립스의 역사적 업적을 잊지 마십시오.

3. 단일 칩 마이크로 컴퓨터는 임베디드 시스템의 독립적 인 개발 경로이며, MCU 단계로 발전하는 중요한 요소는 슬라이스에서 애플리케이션 시스템의 최대 솔루션을 찾는 것입니다. 따라서 전용 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 발전은 자연히 SoC 의 추세를 형성했다. 마이크로 일렉트로닉스 기술, IC 디자인 및 EDA 도구가 발전함에 따라 SoC 기반 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템 설계가 크게 발전 할 것입니다. 따라서 단일 칩 마이크로 컴퓨터에 대한 이해는 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 단일 칩 마이크로 컴퓨터에서 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 시스템으로 확장 될 수 있습니다.

넷째, 임베디드 시스템의 두 가지 응용 모드

임베디드 시스템의 임베디드 애플리케이션 기능은 학제 간 특징을 결정합니다. 컴퓨터의 내포로서, 컴퓨터 분야의 사람들이 아키텍처, 소프트웨어 기술 및 엔지니어링 응용에 대한 연구에 전념할 것을 요구한다. 그러나 객체 시스템의 제어 요구 사항을 이해하고 시스템 제어 모드를 구현하려면 객체 분야에 대한 전문 지식이 있어야 합니다. 따라서 임베디드 시스템 개발의 역사적 과정과 임베디드 어플리케이션의 다양성에서 객관적으로 형성된 두 가지 애플리케이션 모델을 이해할 수 있습니다.

1. 두 가지 객관적인 응용 모델

임베디드 컴퓨터 시스템은 마이크로컴퓨터 시대에서 시작되었지만, 곧 단일 칩 자체 개발 시대로 접어들었다. 단일 칩 마이크로 컴퓨터 시대에 임베디드 시스템은 기존 전자 기술 분야에 장치 형태로 빠르게 진입했으며, 전자 기술 응용 엔지니어를 주체로 하여 전통적인 전자 시스템의 지능을 실현했으며, 컴퓨터 전문 팀은 실제로 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 분야에 진입하지 않았습니다. 따라서 전자 기술 응용 엔지니어는 익숙한 전자 기술 응용 모델로 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 응용 개발에 종사합니다. 이 애플리케이션 모델의 가장 중요한 특징은 소프트웨어와 하드웨어의 기본 및 무작위성입니다. 객체 시스템 전문 지식의 긴밀한 상관 관계 컴퓨터 공학 설계 방법이 부족하다.

단일 칩 마이크로 컴퓨터 시대에는 컴퓨터 전공이 임베디드 시스템 분야에서 페이드되었지만, PC 시대가 도래함에 따라 네트워크 및 통신 기술이 발전하였다. 동시에 임베디드 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어 기술이 크게 향상되어 컴퓨터 전문가가 임베디드 시스템 응용 프로그램에 참여할 수 있는 넓은 세상을 열었습니다. 컴퓨터 전문가의 개입으로 컴퓨터 응용 모드는 임베디드 시스템 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 기반으로 하는 비임베디드 기본 응용 프로그램, 주로 네트워크 및 통신이라는 명백한 컴퓨터 엔지니어링 응용 프로그램 기능을 갖추고 있습니다.

두 가지 응용 모드의 공존과 보완.

임베디드 시스템의 최대, 최대, 최소 응용은 전통적인 전자 기술 분야에 대한 지능적인 개조이기 때문에, 강력한 전자 시스템 디자인 컬러를 가진 전자 시스템 애플리케이션 모델은 장기적으로 존재할 것이며, 주로 대상을 잘 아는 전자 기술 팀을 위주로 하며, 가장 적은 임베디드 시스템 하드웨어 및 소프트웨어 비용을 사용하며, 8 비트 컴퓨터를 위주로 한다.

또한, 컴퓨터 전문가는 점점 더 임베디드 시스템 응용 프로그램을 포함 하지만, 개체 전문 지식의 격차 때문에, 응용 프로그램은 네트워크, 통신, 멀티미디어, 비즈니스 전자 및 기타 측면에 초점을 맞출 것 이다, 제어, 계측, 기계, 전자 및 기타 분야에서 전자 엔지니어의 원래 임베디드 응용 프로그램을 대체 하는 것은 불가능 합니다. 따라서, 이 두 가지 객관적인 응용 모델은 장기적으로 공존하여 서로 다른 분야에서 서로 보완할 것이다. 전자 시스템 설계 모드는 컴퓨터 응용 설계 모델에서 컴퓨터 엔지니어링 방법 및 임베디드 시스템 소프트웨어 기술을 배워야 합니다. 컴퓨터 응용 프로그램 설계 모드는 전자 시스템 설계 모드에서 회로 시스템 특성, 기본 주변 회로 설계 방법 및 객체 시스템의 기본 요구 사항을 이해해야 합니다.

임베디드 시스템 애플리케이션의 하이 엔드 및 로우 엔드

임베디드 시스템은 긴 단일 칩 독립 개발 경로를 가지고 있기 때문에 대부분 8 비트 단일 칩 마이크로 컴퓨터를 기반으로 가장 낮은 수준의 임베디드 시스템 애플리케이션을 구현하며 전자 시스템 설계 패턴의 뚜렷한 특징을 가지고 있습니다. 단일 디스크 응용 프로그램에 종사하는 개발자는 대부분 대상 시스템 분야의 전자 시스템 엔지니어이다. 또한 단일 칩 마이크로 컴퓨터의 출현은 즉시 컴퓨터 전문 분야를 떠나' 스마트' 장치로 전자시스템 분야에 진입하여' 임베디드 시스템' 이라는 개념을 도입하지 못했다. 따라서 단일 칩 응용 프로그램에 종사하는 많은 사람들은 단일 칩 마이크로 컴퓨터와 임베디드 시스템의 관계를 이해하지 못합니다. "임베디드 시스템" 분야에 대해 말하자면, 그들은 종종 컴퓨터 전문 분야, 32 비트 임베디드 프로세서, 네트워킹, 통신, 멀티미디어 등의 응용에 종사하는 것으로 이해된다. 이렇게 하면 "단일 칩 마이크로 컴퓨터" 와 "임베디드 시스템" 이 임베디드 시스템에서 흔히 볼 수 있는 두 개의 독립적인 용어를 형성합니다. 그러나' 단일 칩 마이크로 컴퓨터' 는 전형적이고 독립적으로 개발된 임베디드 시스템이기 때문에 학과 건설 차원에서' 임베디드 시스템' 으로 통일되어야 한다. 원래 단일 칩 마이크로 컴퓨터 전자 시스템의 기본 응용 프로그램의 특성을 고려하여 임베디드 시스템의 응용 프로그램은 하이 엔드 및 로우 엔드로 나눌 수 있으며, 원래 단일 칩 마이크로 컴퓨터 응용 프로그램은 임베디드 시스템의 로우 엔드 응용 프로그램으로 이해할 수 있으며, 이는 기본 및 타겟 시스템과의 긴밀한 결합을 의미합니다.