随着物联网、人工智能等技术的兴起,嵌入式系统的应用范围越来越广泛、深入,作为嵌入式系统基石的硬件,它的发展史也在被不断地深度挖掘,但目前一直没有统一的说法,本文尝试从个人角度讲述一下嵌入式硬件的演进。
为了理解本文,先澄清如下两点:
1. 嵌入式系统是一大类计算机系统,嵌入式技术就是计算机技术的一大应用方向
2. 任何计算机硬件,处理器一直是永恒的核心,说硬件的演进其实就是在说处理器的演进
一、时间史
1. 嵌入式系统萌芽期:20世纪70年代前
这个时期有人将计算机用在军事、航天领域,协助完成控制、测量和监视工作。嵌入式计算机技术尚处于呀呀学语阶段,有人提出概念,但还没有形成体系
2. 嵌入式系统发展期:20世纪70年代、80年代
70年代初,出现第一款可商用的嵌入式处理器,嵌入式技术开始由专用领域转入民用领域,迎来了快速发展的契机
这个阶段的嵌入式处理器主要以4位、8位单片机(或称微控制器)为主,其中最为称道是8051
3. 嵌入式系统深化期:20世纪90年代
单片机遍地开花的年代,多种不同形式的单片机在市场上形成群雄争霸的年代,软件方面不再是单纯的单片裸机程序,开始出现可以运行在单片机上的小、微型嵌入式操作系统
4. 嵌入式系统融合期:21世纪
随着网络技术的不断深化运用,尤其是互联网、移动互联网、物联网、弱人工智能的应用发展,嵌入式技术呈现可与任何应用场合深度融合的局面,软硬件均出现多种不同应用形态。硬件方面32位单片机盛嚣其上、SOC技术遍地开花,软件方面小、微型操作系统、多任务操作系统、实时操作系统各显其能
二、CPU字长史
1. 4位微处理器
以Intel 4004为典型代表,上世纪70年代的产品
2. 8位单片机
以8051为典型代表,上世纪80年代的产品
3. 16位单片机
以AVR、PIC、68系列为典型代表,上世纪90年代的产品
4. 32位SOC
细分为三个不同应用场合:
1> 微控制:对应老单片机的应用场合
2> 多应用:对应消费类计算机产品,如:手机、平板、智能穿戴等等可以同时运行多个应用程序的场合
3> 高实时:对应实时性要求比较高的场合
5. 64位SOC
目前主要用于多应用场合
三、CPU组成史
1. 单纯的中央处理单元
这种CPU制造形式,主要出现在集成电路技术应用的早期,上世纪80年代前,现在已被淘汰
2. 处理器+缓存+中断控制
这种CPU制造形式,主要伴随个人电脑的商用
3. 单片机
处理器+ROM+RAM+常用外设接口集成在同一硅片上,单片就可主宰计算机硬件
4. SOC
片上系统技术,其实就是将单片机组成技术进一步发扬光大到更多场合。
5. 可编程逻辑器件PLD
可以通过硬件编程来改变微处理器的应用场合技术,一直伴随着嵌入式硬件的发展,可以视为以上组成技术的开发工具