一、前言

 

2007年中国嵌入式系统年会暨中国嵌入式系统产业链建设国际论坛在上海浦东软件园召开，该论坛由中国软件行业协会与上海浦东软件园主办、中国软件行业协会嵌入式系统分会和上海浦东软件平台有限公司联合承办。

大会汇聚国内外嵌入式系统产业的企业和专家，一起探讨嵌入式系统技术和应用发展中存在的问题和解决办法，分析嵌入式系统产品市场现状与发展趋势，交流最新嵌入式系统的相关技术和应用成果，宣传嵌入式系统技术和应用，促进嵌入式系统上、下游厂商间的协作。 大会主要关注产业结构、系统软件、测试调试、人才培养、软件研发和行业应用等方面。

近年来，我国嵌入式系统应用产品的市场需求日益增加，嵌入式系统的产值不断增长，在冶金、汽车、造船、装备制造、节能降耗、环保、家电、电子、汽车、通信、交通、金融、网络、监控、工业自动化等领域尤其明显。

二、嵌入式系统和传统工控机概念

 

2.1.嵌入式系统回顾

 

事实上，在很早以前，嵌入式这个概念就已经存在了。在通信方面，嵌入式系统在20世纪60年代就用于对电子机械电话交换的控制，当时被称为“存储式程序控制系统”（Stored Program Control）。

嵌入式计算机的真正发展是在微处理器问世之后。1971年11月，Intel公司成功地把算术运算器和控制器电路集成在一起，推出了第一款微处理器Intel 4004，其后各厂家陆续推出了许多8位、16位的微处理器，包括Intel 8080/8085、8086，Motorola 的6800、68000，以及Zilog的Z80、Z8000等。以这些微处理器作为核心所构成的系统，广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场，计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品，再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板以及各式I/O插件板，从而构成专用的嵌入式计算机系统，并将其嵌入到自己的系统设备中。

2.2.嵌入式系统概念

 

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

　　嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

2.3.传统工控机概念

 

工控机即工业控制计算机，但现在，更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC，全称Industrial Personal Computer。工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机（工业ＰＣ机）。

三、嵌入式系统和传统工控机的技术特点

 

3.1.嵌入式系统特点

 

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点：

    1)    对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。

    2)    具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。

    3)    可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应的最高性能的嵌入式微处理器。

    4)    嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。

3.2.传统工控机的特点

 

工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：

    1)        机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。

    2)         机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。

    3)         机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。

    4)         要求具有连续长时间工作能力。

注：除了以上的特点外，其余基本功能和使用配件同普通ＰＣ机相同。另外，由于以上的专业特点，同层次的工控机在价格上要比普通计算机贵。

    5)        工控机的劣势

 

尽管工控机与普通的商用计算机机相比，具有得天独厚的优势，但其劣势也是非常明显的--数据处理能力差，具体劣势如下：

1)      配置硬盘容量小； 2) 数据安全性低； 3) 存储选择性小

3.3.嵌入式系统同通用型计算机系统对比

 

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点：

 

    1)        嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。

    2)        嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

    3)        嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力

    4)        嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

 

    5)        为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中。

四、嵌入式系统和传统工控机在民用监控领域差异性比较

 

以下是笔者总结了嵌入式和传统工控机在民用监控系统领域的技术比较表：