| 摘要 研究嵌入式系統(tǒng)與普適計(jì)算的概念、用途及其相關(guān)技術(shù),使讀者對(duì)普適計(jì)算這個(gè)新名詞有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。 關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng) 普適計(jì)算 手持設(shè)備 Windows CE 嵌入式設(shè)備 引言 隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,我們已經(jīng)由PC時(shí)代進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,進(jìn)而進(jìn)入后PC時(shí)代。IBM在1999年創(chuàng)造了一個(gè)名詞——“普適計(jì)算” (又叫“普及計(jì)算”,Pervasive Computing)。“普適計(jì)算”指的就是,“無論何時(shí)何地,只要您需要,就可以通過某種設(shè)備訪問到所需的信息”。從計(jì)算技術(shù)的角度來看,人類已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)計(jì)算逐步延伸到了普適計(jì)算。 通俗來講,普適計(jì)算的含義十分廣泛,所涉及的技術(shù)包括移動(dòng)通信技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)備制造技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)備上的操作系統(tǒng)技術(shù)及軟件技術(shù)等。普適計(jì)算是指無所不在的、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式;主要針對(duì)移動(dòng)設(shè)備,比如信息家電或某種嵌入式設(shè)備,如掌上電腦、BP機(jī)、車載智能設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)、手表、智能卡、智能手機(jī)（具有掌上電腦的一部分功能）、機(jī)頂盒、POS銷售機(jī)、屏幕電話（除了普通話機(jī)的功能還可以瀏覽因特網(wǎng)）等新一代智能設(shè)備。普適計(jì)算設(shè)備可以一直或間斷地連接著網(wǎng)絡(luò)。與Internet、Intranet及Extranet連接,使用戶能夠隨時(shí)隨地獲取相關(guān)的各種信息,并做出回應(yīng)。由于普適計(jì)算設(shè)備的高度移動(dòng)性,所以也被稱為移動(dòng)計(jì)算。普適計(jì)算提供了經(jīng)由網(wǎng)絡(luò),使用各種各樣的普適計(jì)算設(shè)備,訪問后臺(tái)數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)的功能。無論使用何種普適計(jì)算設(shè)備,用戶將能輕易訪問信息,得到服務(wù)。普適計(jì)算降低了設(shè)備使用的復(fù)雜性,幫助提高在外辦公人員的效率和人們的日常生活水平。 從軟件系統(tǒng)的角度來講,普適計(jì)算是指使用小型計(jì)算設(shè)備、在位置不斷移動(dòng)的過程中或在地理位置分布很廣的范圍內(nèi),在不穩(wěn)定的通信條件下實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理和企業(yè)核心數(shù)據(jù)訪問。這些小型計(jì)算設(shè)備,具有多種通信手段,如移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星等,能與互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)相連,但這種連接不是固定的連接,而是間斷的連接。普適計(jì)算的軟件技術(shù)使用戶可以使用這些設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理和信息訪問,因?yàn)橛脩羲褂玫脑O(shè)備體積小,可用的計(jì)算資源（內(nèi)存、存儲(chǔ)設(shè)備和CPU）都相當(dāng)有限,大部分處理工作由計(jì)算中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器完成。 Internet與網(wǎng)絡(luò)的迅速普及應(yīng)用,并向家庭領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,使消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通信（3C）一體化趨勢(shì)日趨明顯;信息時(shí)代的來臨,使嵌入式系統(tǒng)日益受到市場(chǎng)和廠家的關(guān)注,嵌入式設(shè)備越來越普及,這也促進(jìn)了普適計(jì)算的發(fā)展。 1 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式計(jì)算機(jī)為技術(shù)核心,面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用,軟硬件可裁減的,適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。和通用計(jì)算機(jī)不同,嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)具體應(yīng)用的專用系統(tǒng),目的就是要把一切變得更簡(jiǎn)單、更方便、更普遍、更適用;它的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì),量體裁衣、去除冗余,力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能。 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及特定的應(yīng)用程序等四部分組成,是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作的“器件”;用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)具有的特點(diǎn)是：要求高可靠性;在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下,要求系統(tǒng)仍然能夠正常工作;許多嵌入式應(yīng)用要求實(shí)時(shí)處理能力,這就要求嵌入式操作系統(tǒng)(EOS)具有實(shí)時(shí)處理能力;嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性,一般都固化在只讀存儲(chǔ)器中或閃存中,也就是說軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ),而不是存儲(chǔ)在磁盤等載體中。 2 普適計(jì)算和無線互聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的關(guān)系 IBM提出“普適計(jì)算”概念時(shí),是為了用來描述個(gè)人計(jì)算機(jī)不再處于創(chuàng)新核心的時(shí)代,有意地不將其稱之為無線時(shí)代。因?yàn)镮BM看到計(jì)算、通信、存儲(chǔ)和處理的功能從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到各種各樣的設(shè)備上。今天,我們還僅僅把普適計(jì)算與移動(dòng)電話、PDA聯(lián)系了起來,但是計(jì)算正在以不同的形態(tài)和體驗(yàn)出現(xiàn)——它正在不斷裝入氣泵、計(jì)量表、電器和衣物中。對(duì)于IBM這樣的公司而言,“普適計(jì)算”之所以重要,是因?yàn)樗鼘?duì)基礎(chǔ)設(shè)施和前端設(shè)備的影響同樣重要。對(duì)企業(yè)的經(jīng)營來說,“普適計(jì)算”將改變企業(yè)與其客戶、供應(yīng)商和員工之間相互交流的方式。通過隨時(shí)隨地地接觸客戶和移動(dòng)辦公來從電子商務(wù)投資中獲取更多的收益。更重要的是,普適計(jì)算對(duì)被信息包圍著的人類來說,可以降低設(shè)備使用的復(fù)雜程度,使我們的生活更輕松、有效率。 實(shí)際上普適計(jì)算是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的自然延伸,它使得不僅PC機(jī)而且其它小巧的智能設(shè)備也可以連接到網(wǎng)絡(luò)中,從而方便人們即時(shí)地獲得信息并采取行動(dòng)。當(dāng)這種運(yùn)算模式普遍采用后,人們就可以以一種一致的方式,使用所喜歡的設(shè)備（主要是嵌入式系統(tǒng)設(shè)備）,隨時(shí)隨地獲得信息。所謂“一致的方式”,強(qiáng)調(diào)的是關(guān)鍵信息、關(guān)鍵數(shù)據(jù)的一致,而它的表現(xiàn)形式可以是多樣化的,因用戶喜好、設(shè)備等因素而異。 3 普適計(jì)算與傳統(tǒng)運(yùn)算模式的比較 普適計(jì)算與傳統(tǒng)運(yùn)算模式有很大的不同,從而對(duì)提供服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的要求。傳統(tǒng)運(yùn)算模式是兩層結(jié)構(gòu)：針對(duì)某種設(shè)備設(shè)計(jì)某種系統(tǒng),以適合該種特定設(shè)備訪問和顯示。在設(shè)計(jì)時(shí),必須針對(duì)那種特定設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和顯示性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。 普適計(jì)算模式在實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用服務(wù)對(duì)多種智能設(shè)備的連接時(shí)存在很大的困難,這使得每增加一種設(shè)備都需要改寫那些應(yīng)用服務(wù),而每增加一種服務(wù)都需要改寫那些設(shè)備上的應(yīng)用程序。這種限制是由于現(xiàn)有系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)所決定的。然而,我們很難預(yù)見未來還會(huì)出現(xiàn)什么新穎的,用戶樂于使用的智能設(shè)備;而且有的設(shè)備可以雙向通信,有的只能單向被動(dòng)地接收信息。現(xiàn)有系統(tǒng)在擴(kuò)充對(duì)新設(shè)備和新應(yīng)用服務(wù)的支持時(shí)非常復(fù)雜。例如,今天我們已經(jīng)可以用SMS（短消息）和WAP手機(jī)訪問股票信息,我們不能預(yù)見明天的熱門設(shè)備是什么,況且,每個(gè)人的個(gè)性因人而異,對(duì)設(shè)備的喜好也希望個(gè)性化,未來的信息設(shè)備將會(huì)是群雄并起,百家爭(zhēng)鳴。 4 普適計(jì)算需要的條件 第一,處理器價(jià)格越來越便宜,而體積越來越小,使得計(jì)算機(jī)功能得以廣泛應(yīng)用�？梢詫⒂�(jì)算機(jī)部件安裝在任何用于監(jiān)控或采集數(shù)據(jù)的各種小型計(jì)算物理設(shè)備上,例如家用電器、數(shù)據(jù)采集器、跟蹤器等。 第二,高的網(wǎng)絡(luò)帶寬也確保了網(wǎng)絡(luò)連接更快、更方便、更便宜,更完善的網(wǎng)絡(luò)保證了網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量和效率。 第三,現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用的蜂窩技術(shù)也有了很大的發(fā)展。蜂窩式移動(dòng)通訊系統(tǒng)的覆蓋能力和范圍比任何通信系統(tǒng)都要廣,且價(jià)格低廉。 蜂 |
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