微處理器設計/嵌入式系統
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嵌入式系統是指將軟體嵌入到計算機硬體中的系統，使系統專用於某個應用或應用程式的特定部分，或產品或更大系統的一部分。它是一個基於微處理器的控制系統，處理一組固定的程式指令來控制電氣機械裝置，這些裝置可能只是更大系統的一部分。它們是包含微處理器或微控制器的電子系統，但我們並不認為它們是計算機——計算機隱藏或嵌入在系統中。
從物理上講，嵌入式系統從行動式裝置（如電子手錶和 MP3 播放器）到大型固定裝置（如交通訊號燈、工廠控制器）以及混合動力汽車、核磁共振成像和航空電子裝置等高度複雜的系統。複雜程度從低階（只有一個微控制器晶片）到高階（多個單元、外設和網路安裝在一個大型機箱或外殼中）不等。
三個主要的嵌入式元件是
- 嵌入硬體以提供類似計算機的功能。
- 將主要應用程式軟體嵌入到快閃記憶體或 ROM 中，並且應用程式軟體同時執行多個任務。
- 嵌入即時作業系統 (RTOS)，它監督在硬體上執行的應用程式軟體任務，並根據系統中任務的優先順序和時間限制組織對系統資源的訪問。
嵌入式系統的主要特點是
- 專用功能
- 專用複雜演算法
- 專用 GUI 和其他使用者介面
- 即時操作
- 多速率操作
即時嵌入式系統被定義為那些系統，其中系統的正確性不僅取決於計算的邏輯結果，而且還取決於生成結果的時間。
即時嵌入式系統被廣泛應用於航空計算機、醫療儀器和通訊系統等領域。嵌入式系統以處理器記憶體有限、處理能力有限以及與外部世界的介面異常等特點為特徵。即時要求對嵌入式處理結果的交付時間施加了嚴格的時間限制。
RTOS 核心隱藏了系統硬體的底層細節，同時為應用程式軟體提供了幾類服務。這些包括：基於優先順序的搶佔式排程任務管理、可靠的程序間通訊和同步、非碎片動態記憶體分配和基本計時器服務。
時間確定性問題對於區分通用計算作業系統和即時作業系統至關重要。此問題出現在作業系統核心的許多部分，例如任務排程程式、動態記憶體分配和程序間訊息通訊。雖然通用計算作業系統通常在這些領域提供非確定性服務，但即時和嵌入式系統需要完全確定性的解決方案。許多即時作業系統在其緊湊的高效能核心中實現了這些解決方案。