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）。“普適計算”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(yīng)。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(yīng)用和服務(wù)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(wù)。普適計算降低了設(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(wù)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(fù)雜的聯(lián)機事務(wù)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(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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(wù)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(fù)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(wù)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(yīng)用服務(wù)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(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(yīng)用服務(wù)的支持時非常復(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(fù)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(fù)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(wù)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(wù)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(yīng)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(yīng)具有預(yù)見能力，從而可以“以（小）毒攻（大）毒”。

　　12 融合性法則

　　嵌入式Internet 是一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，將復(fù)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(yīng)不超過系統(tǒng)B 成本的10 ％，而系統(tǒng)B（a） 的成本應(yīng)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(yīng)提高30 ％