嵌入式學科-嵌入式硬件的演進
時間：2024-09-11 來源：華清遠見
隨著物聯網、人工智能等技術的興起，嵌入式系統的應用范圍越來越廣泛、深入，作為嵌入式系統基石的硬件，它的發展史也在被不斷地深度挖掘，但目前一直沒有統一的說法，本文嘗試從個人角度講述一下嵌入式硬件的演進。
為了理解本文，先澄清如下兩點：
1. 嵌入式系統是一大類計算機系統，嵌入式技術就是計算機技術的一大應用方向
2. 任何計算機硬件，處理器一直是永恒的核心，說硬件的演進其實就是在說處理器的演進
一、時間史
1. 嵌入式系統萌芽期：20世紀70年代前
這個時期有人將計算機用在軍事、航天領域，協助完成控制、測量和監視工作。嵌入式計算機技術尚處于呀呀學語階段，有人提出概念，但還沒有形成體系
2. 嵌入式系統發展期：20世紀70年代、80年代
70年代初，出現第一款可商用的嵌入式處理器，嵌入式技術開始由專用領域轉入民用領域，迎來了快速發展的契機
這個階段的嵌入式處理器主要以4位、8位單片機（或稱微控制器）為主，其中最為稱道是8051
3. 嵌入式系統深化期：20世紀90年代
單片機遍地開花的年代，多種不同形式的單片機在市場上形成群雄爭霸的年代，軟件方面不再是單純的單片裸機程序，開始出現可以運行在單片機上的小、微型嵌入式操作系統
4. 嵌入式系統融合期：21世紀
隨著網絡技術的不斷深化運用，尤其是互聯網、移動互聯網、物聯網、弱人工智能的應用發展，嵌入式技術呈現可與任何應用場合深度融合的局面，軟硬件均出現多種不同應用形態。硬件方面32位單片機盛囂其上、SOC技術遍地開花，軟件方面小、微型操作系統、多任務操作系統、實時操作系統各顯其能
二、CPU字長史
1. 4位微處理器
以Intel 4004為典型代表，上世紀70年代的產品
2. 8位單片機
以8051為典型代表，上世紀80年代的產品
3. 16位單片機
以AVR、PIC、68系列為典型代表，上世紀90年代的產品
4. 32位SOC
細分為三個不同應用場合：
1> 微控制：對應老單片機的應用場合
2> 多應用：對應消費類計算機產品，如：手機、平板、智能穿戴等等可以同時運行多個應用程序的場合
3> 高實時：對應實時性要求比較高的場合
5. 64位SOC
目前主要用于多應用場合
三、CPU組成史
1. 單純的中央處理單元
這種CPU制造形式，主要出現在集成電路技術應用的早期，上世紀80年代前，現在已被淘汰
2. 處理器+緩存+中斷控制
這種CPU制造形式，主要伴隨個人電腦的商用
3. 單片機
處理器+ROM+RAM+常用外設接口集成在同一硅片上，單片就可主宰計算機硬件
4. SOC
片上系統技術，其實就是將單片機組成技術進一步發揚光大到更多場合。
5. 可編程邏輯器件PLD
可以通過硬件編程來改變微處理器的應用場合技術，一直伴隨著嵌入式硬件的發展，可以視為以上組成技術的開發工具
