嵌入式系統(tǒng)語言常見算法解析

　　隨著計算技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)由PC時代進入網(wǎng)絡(luò)時代，進而進入后PC時代。IBM在1999年創(chuàng)造了一個名詞--“普適計算” （又叫“普及計算”，Pervasive Computing）?！捌者m計算”指的就是，“無論何時何地，只要您需要，就可以通過某種設(shè)備訪問到所需的信息”。從計算技術(shù)的角度來看，人類已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)計算逐步延伸到了普適計算。

　　通俗來講，普適計算的含義十分廣泛，所涉及的技術(shù)包括移動通信技術(shù)、小型計算設(shè)備制造技術(shù)、小型計算設(shè)備上的操作系統(tǒng)技術(shù)及軟件技術(shù)等。普適計算是指無所不在的、隨時隨地可以進行計算的一種方式；主要針對移動設(shè)備，比如信息家電或某種嵌入式設(shè)備，如掌上電腦、BP機、車載智能設(shè)備、筆記本計算機、手表、智能卡、智能手機（具有掌上電腦的一部分功能）、機頂盒、POS銷售機、屏幕電話（除了普通話機的功能還可以瀏覽因特網(wǎng)）等新一代智能設(shè)備。普適計算設(shè)備可以一直或間斷地連接著網(wǎng)絡(luò)。與Internet、Intranet及Extranet連接，使用戶能夠隨時隨地獲取相關(guān)的各種信息，并做出回應。由于普適計算設(shè)備的高度移動性，所以也被稱為移動計算。普適計算提供了經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，使用各種各樣的普適計算設(shè)備，訪問后臺數(shù)據(jù)、應用和服務的功能。無論使用何種普適計算設(shè)備，用戶將能輕易訪問信息，得到服務。普適計算降低了設(shè)備使用的復雜性，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，普適計算是指使用小型計算設(shè)備、在位置不斷移動的過程中或在地理位置分布很廣的范圍內(nèi)，在不穩(wěn)定的通信條件下實現(xiàn)聯(lián)機事務處理和企業(yè)核心數(shù)據(jù)訪問。這些小型計算設(shè)備，具有多種通信手段，如移動通信網(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。普適計算的軟件技術(shù)使用戶可以使用這些設(shè)備進行復雜的聯(lián)機事務處理和信息訪問，因為用戶所使用的設(shè)備體積小，可用的計算資源（內(nèi)存、存儲設(shè)備和CPU）都相當有限，大部分處理工作由計算中心的數(shù)據(jù)服務器和應用服務器完成。

　　Internet與網(wǎng)絡(luò)的迅速普及應用，并向家庭領(lǐng)域不斷擴展，使消費電子、計算機、通信（3C）一體化趨勢日趨明顯；信息時代的來臨，使嵌入式系統(tǒng)日益受到市場和廠家的關(guān)注，嵌入式設(shè)備越來越普及，這也促進了普適計算的發(fā)展。

　　1 嵌入式系統(tǒng)

　　嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式計算機為技術(shù)核心，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用，軟硬件可裁減的，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。和通用計算機不同，嵌入式系統(tǒng)是針對具體應用的專用系統(tǒng)，目的就是要把一切變得更簡單、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，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(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)以及特定的應用程序等四部分組成，是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”；用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。

　　嵌入式系統(tǒng)應具有的特點是：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；許多嵌入式應用要求實時處理能力，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）具有實時處理能力；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器中或閃存中，也就是說軟件要求固態(tài)化存儲，而不是存儲在磁盤等載體中。

　　2 普適計算和無線互聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)計算的關(guān)系

　　IBM提出“普適計算”概念時，是為了用來描述個人計算機不再處于創(chuàng)新核心的時代，有意地不將其稱之為無線時代。因為IBM看到計算、通信、存儲和處理的功能從傳統(tǒng)的計算機轉(zhuǎn)移到各種各樣的設(shè)備上。今天，我們還僅僅把普適計算與移動電話、PDA聯(lián)系了起來，但是計算正在以不同的形態(tài)和體驗出現(xiàn)--它正在不斷裝入氣泵、計量表、電器和衣物中。對于IBM這樣的公司而言，“普適計算”之所以重要，是因為它對基礎(chǔ)設(shè)施和前端設(shè)備的影響同樣重要。對企業(yè)的經(jīng)營來說，“普適計算”將改變企業(yè)與其客戶、供應商和員工之間相互交流的方式。通過隨時隨地地接觸客戶和移動辦公來從電子商務投資中獲取更多的收益。更重要的是，普適計算對被信息包圍著的人類來說，可以降低設(shè)備使用的復雜程度，使我們的生活更輕松、有效率。

　　實際上普適計算是網(wǎng)絡(luò)計算的自然延伸，它使得不僅PC機而且其它小巧的智能設(shè)備也可以連接到網(wǎng)絡(luò)中，從而方便人們即時地獲得信息并采取行動。當這種運算模式普遍采用后，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），隨時隨地獲得信息。所謂“一致的方式”，強調(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 普適計算與傳統(tǒng)運算模式的比較

　　普適計算與傳統(tǒng)運算模式有很大的不同，從而對提供服務的基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的要求。傳統(tǒng)運算模式是兩層結(jié)構(gòu)：針對某種設(shè)備設(shè)計某種系統(tǒng)，以適合該種特定設(shè)備訪問和顯示。在設(shè)計時，必須針對那種特定設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和顯示性能進行設(shè)計。

　　普適計算模式在實現(xiàn)多種應用服務對多種智能設(shè)備的連接時存在很大的困難，這使得每增加一種設(shè)備都需要改寫那些應用服務，而每增加一種服務都需要改寫那些設(shè)備上的應用程序。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，我們很難預見未來還會出現(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，有的只能單向被動地接收信息。現(xiàn)有系統(tǒng)在擴充對新設(shè)備和新應用服務的支持時非常復雜。例如，今天我們已經(jīng)可以用SMS（短消息）和WAP手機訪問股票信息，我們不能預見明天的熱門設(shè)備是什么，況且，每個人的個性因人而異，對設(shè)備的喜好也希望個性化，未來的信息設(shè)備將會是群雄并起，百家爭鳴。

　　嵌入式這13條特性準則一定要記住

　　嵌入式計算不僅需要網(wǎng)絡(luò)快速、一致的計算，而且也要求系統(tǒng)能夠井然有序地將其執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)，存儲在一個“ 共同” 的“ 狹小” 的空間內(nèi)。

　　2 魯棒性法則

　　嵌入式計算不僅要求系統(tǒng)迅速而有效的計算，而且還要求在某些計算單元出現(xiàn)錯誤的時候，系統(tǒng)仍然能 夠繼續(xù)正常運行工作。

　　3 實時性法則

　　嵌入式系統(tǒng)的計算結(jié)果，不僅依賴于系統(tǒng)的邏輯運算之正確性，而且也依賴于這個運算結(jié)果的計算時間。

　　4 冗余度法則

　　在嵌入式系統(tǒng)具有足夠的冗余度之后，系統(tǒng)的“ 初始敏感性” 對于其“ 最終計算結(jié)果” 的影響就變得微 乎其微了。

　　5 結(jié)構(gòu)性法則

　　對于嵌入式系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)復雜性的趨勢表 明：

　　a 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越簡單越有效（The simplest is the best） ；

　　b 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復雜越穩(wěn)定（More complex is more stable） 。

　　6 簡約性法則

　　當簡約一個嵌入式系統(tǒng)時，系統(tǒng)剩下的功能之 間的互動關(guān)系就會變得越來越強；

　　當系統(tǒng)的功能被簡約之后，外來的入侵者之成 功的概率就會變得越來越大。

　　7 保育性法則

　　如果在嵌入式系統(tǒng)中要想保留某個系統(tǒng)功能， 最好是將所有的其他功能都看成是 “ 神圣不可侵 犯的 ” ；

　　系統(tǒng)的功能被移出（滅絕）或者生成（入 侵），一定會造成整體（群集）結(jié)構(gòu)及其動態(tài) 性能上的重大轉(zhuǎn)變。

　　8 組織性法則

　　嵌入式互聯(lián)網(wǎng)（embedded Internet） 最重要的往往不是網(wǎng)絡(luò)中個體設(shè) 備的特質(zhì)，而是存在于網(wǎng)絡(luò)中的整體秩序，即 網(wǎng)絡(luò)秩序。

　　在一個高冗余度網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備的單一作用已經(jīng) 不再能夠構(gòu)成影響到系統(tǒng)整體性能的主要因素 了，而起主要作用的是所有結(jié)點及其所構(gòu)成的 連結(jié)特征。

　　9 網(wǎng)絡(luò)性法則

　　由一群設(shè)備相互作用的嵌入式Internet 結(jié)點所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其整體所表現(xiàn)出的性質(zhì)，往往與個別結(jié)點的 性質(zhì)沒有重大關(guān)系。

　　10 消息性法則

　　保證查尋消息：它具有嚴格的時間敏感或者基本常態(tài) 系統(tǒng)操作要求，這類消息要求一個來自系統(tǒng)的時間保證。即一旦由這類消息引起的活動或者任務被執(zhí)行， 那么在確定的時間間隔內(nèi)，它們的時間限定性必將被 系統(tǒng)所保證。

　　最佳效果消息：它具有典型的軟時間限定性，即其時 間限定是由活動或者任務本身的時間序列所規(guī)定，無 需系統(tǒng)保證就能滿足其時間限定性的要求。

　　11 免疫性法則

　　嵌入式互聯(lián)網(wǎng)（embedded Internet） 的免疫系統(tǒng)應當是一個仿生命體機制，免疫功能是一個“前饋”系統(tǒng)，所以要求系統(tǒng)應具有預見能力，從而可以“以（?。┒竟ィù螅┒尽?。

　　12 融合性法則

　　嵌入式Internet 是一個復雜網(wǎng)絡(luò)，將復雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用簡單的“組成”來解析，讓系統(tǒng)可以由孤立的“組成”來詮釋“整體”，或者讓系統(tǒng)可以由“結(jié)點”來表達“全局”。

　　13 性價比法則

　　如果系統(tǒng)A 是系統(tǒng)B 地嵌入式系統(tǒng)，即B（a） ，那么系統(tǒng)A 的成本應不超過系統(tǒng)B 成本的10 ％，而系統(tǒng)B（a） 的成本應大于系統(tǒng)A 和系統(tǒng)B 成本之和，系統(tǒng)B（a） 的性價比應提高30 ％