虽然嵌入式系统近年来很流行,但这个概念并不新鲜。从20世纪70年代单片机的出现,到今天各种嵌入式微处理器和微控制器的大规模应用,嵌入式系统已经有30多年的发展历史。
目前,嵌入式系统已经渗透到人们生活的各个角落,如工业、服务业、消费电子、医疗电子等。,而嵌入式系统本身也发展成了一个庞大的产业。根据数据调查机构Gartner的研究报告,到2012年,全球32位和64位嵌入式产品的年产值将达到120亿美元,年复合增长率为7%。
根据IEEE(国际电气工程师协会)的定义,嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器和装备运行的装置。这主要是从应用上定义的,从中可以看出,嵌入式系统是软件和硬件的结合体,也可以涵盖机械等辅助设备。
然而,上述定义并不能完全反映嵌入式系统的本质。目前国内普遍接受的一个定义是“以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗的严格要求。”
嵌入式系统与应用结合紧密,具有很强的专用性,必须根据实际的系统需求进行合理的裁剪和利用。
嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业具体应用相结合的产物,这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散和创新的知识集成系统。
嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪,在功能、可靠性、成本、体积等方面满足应用系统的要求。所以如果能建立一个比较通用的软硬件基础,然后在上面开发适应各种需求的系统,应该是比较好的开发模式。
事实上,嵌入式系统本身就是一个外延很广的术语。所有与产品结合的具有嵌入式特征的控制系统都可以称为嵌入式系统,有时很难给它一个准确的定义。现在人们所说的嵌入式系统,某种程度上是指近年来流行的带操作系统的嵌入式系统。
现代嵌入式产品的出现发生了很大的变化,如消费电子、高清多媒体、通信系统、存储系统等。,所以对计算能力的需求也是复杂多样的,和过去只需要简单运算的情况大不相同。AMD解决方案部门董事兼总经理Buddy Broeker指出,根据目前核心计算能力的发展趋势,只关注处理器能力的计算模式已经走到了尽头。在X86体系架构下,CPU和GPU的性能同时引领着PC架构的发展。同样,嵌入式系统和应用越来越需要CPU和GPU的性能。
X86架构的处理器性能越来越强,但得益于技术和工艺的进步,价格越来越低,功耗也在逐渐降低。事实上,嵌入式市场也可以享受这些新技术带来的好处。在GPU计算能力方面,七年来有了惊人的发展,甚至超过了摩尔定律,性能几乎每年翻倍。
那么,CPU和GPU的发展与嵌入式市场的关系如何呢?以自动取款机(ATM)为例。目前,许多ATM配备了多个显示器。除了主要的显示功能之外,两个以上的显示器还可以显示更多的信息和广告。为了处理更高像素的图像和解码能力,ATM开始需要更强大的计算和显示能力。另外还有瘦客户端系统、打印机等传统上不需要显示功能的事务机。不过目前这些机器越来越多的配备了强大的显示功能,提供更多的元应用。
Buddy Broeker在接受媒体专访时表示,AMD认为电信、存储和客户端应用将成为嵌入式市场的主要市场趋势。因此,除了提供处理器和芯片组的匹配之外,用户还可以通过提供开发工具或技术帮助来快速轻松地设计产品。此外,对于特殊的应用领域,AMD也有不同的团队为客户服务。CPU和GPU结合后,嵌入式产品下一步的发展重点仍然是低功耗、小尺寸、专注于最重要的客户需求。Buddy Broeker指出,与竞争对手的巨大资源相比,AMD并没有太多的资源来拉长战线,进行全面竞争。所以要在资源有限的基础上,以精致的方式稳步发展。
消费电子产品是嵌入式系统中极具发展潜力的明星产品。据统计,未来蓝光DVD、数字电视、机顶盒等产品的发展最为看好。如何为此类产品设计最佳的嵌入式系统是一个相当大的挑战。
MIPS处理器事业群营销副总裁杰克·布朗(Jack Browne)指出,在数字家庭中,娱乐设备需要高像素和音效、家庭网络系统、更好的用户界面、强大的操作系统和更灵活的设计。所以可以得出结论,有需要更强的视听解码、安全性、JAVA性能、连接性的解决方案,最好有复合通用的解决方案(比如结合DBS、DTT、有线、IPTV),因为这些需求会在很多方面趋同,比如解码能力、接口要求等。
计算性能设计上的挑战,比如高像素图像的解码能力,音效,但是光有高性能是不够的,还必须是低能耗。内存的带宽和延迟也必须同步增加。I/O性能也必须提高,包括网络、硬盘、USB接口等。解决上述问题的设计还必须考虑成本和预定上市。
手持设备也是一个非常重要的领域。据统计,PMP、移动电视和PND都将有很好的增长空间,设计挑战更加艰巨,因为需要更小的组件。还应该更好地控制功耗,以增加设备的电池寿命。对性能的需求也在上升。例如,越来越多的手持设备也需要解码H.264高清电影的能力。最好能提供完整的解决方案,减轻开发者的风险,并且能够按时上市。
针对以上复杂的需求,未来32位MCU会越来越重要,份额也会越来越高,因为它能提供更好的性能和功能,比8位MCU和16位MCU更强。此外,MCU的价值逐渐由存储器、协处理器和外围设备决定,因此更重视完整的平台解决方案。
至于MIPS未来的商业策略,Jack Browne透露,MIPS将继续为不同的客户提供更好的解决方案。除了现有的高性能和低功耗处理器,MIPS还可以提供更多不同工艺的模拟、混合信号和射频外设IP,是客户降低R&D成本、缩短R&D时间和风险的理想选择。