嵌入式軟件的PC化趨勢(shì)

摘要：文章敘述源自PC的虛擬化軟件和開源軟件正在逐漸滲透到嵌入式系統(tǒng)各個(gè)方面。
關(guān)鍵詞：嵌入式軟件；虛擬化；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)化；Linux

　　隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用漸漸走熱，Inel 嵌入式X86芯片重返市場(chǎng)，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)、軟件開發(fā)方式和操作系統(tǒng)都在發(fā)生著變化。一個(gè)方面，互聯(lián)網(wǎng)需要更多已經(jīng)在PC使用的應(yīng)用軟件，能夠在各種移動(dòng)終端上使用；另一個(gè)方面，計(jì)算密集和數(shù)據(jù)密集的趨勢(shì)要求嵌入式系統(tǒng)具有越來越處理能力，PC化則是一個(gè)解決這個(gè)問題的途徑之一。

嵌入式系統(tǒng)和PC的融合

　　嵌入式系統(tǒng)和PC一直是有著難解之緣，以ISA總線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展起來的PC104，是嵌入式PC到今天依然大量使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。DOS/Borland C是深受喜愛的嵌入式PC操作系統(tǒng)和開發(fā)工具之一。90年代以后，在摩爾定律推動(dòng)下，Intel和微軟聯(lián)手推動(dòng)了一輪又一輪的PC升級(jí)換代之路，也使得嵌入式系統(tǒng)和PC越走越遠(yuǎn)，以單片機(jī)（MCU）為代表嵌入式處理器技術(shù)成熟， RTOS(嵌入式操作系統(tǒng)，如uc/os-II,Vxwork) 和IDE（Keil、IAREW）的嵌入式軟件開發(fā)模式已經(jīng)形成，獲得了廣泛的認(rèn)可和成功。

　　2000年以后，嵌入式Linux和ARM SoC嵌入式平臺(tái)給嵌入式系統(tǒng)帶來革命性的變革，比較起傳統(tǒng)的MCU平臺(tái)，一個(gè)典型ARM2410單板、嵌入式Linux2.4、Qt圖形界面，它包含設(shè)備驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)、文件、圖形和豐富應(yīng)用，是一個(gè)完整OS和交叉開發(fā)環(huán)境，非常接近人們熟悉的PC環(huán)境，可以適合多數(shù)消費(fèi)電子、通訊、工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用要求。但是面對(duì)高計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、數(shù)字多媒體中心、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)和超便攜上網(wǎng)筆記本等應(yīng)用時(shí)，基于交叉編譯的ARM/Linux/WinCE系統(tǒng)，比較起X86/Linux/Windows XP系統(tǒng)，顯得開發(fā)時(shí)間和難度要大得多了，在設(shè)備端重新移植成熟應(yīng)用和測(cè)試過程耗費(fèi)了大量的時(shí)間和人力；在服務(wù)器端，由于待測(cè)試的各種終端的種類、OS、瀏覽器不一，所以許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的廠家只能支持有限數(shù)量的終端和瀏覽器版本，所以，PC Windows/IE就成為多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支持的對(duì)象。

　　ARM、Adobe和Canonical合作將把Ubuntu 和Flash Player 10移植到ARM上，這無疑是嵌入式軟件和PC 融合的重要信號(hào)。Flash Player 是目前網(wǎng)絡(luò)上最為流行的瀏覽和播放軟件，也是運(yùn)行在X86/Windows/Linux 平臺(tái)，它對(duì)于ARM 體系結(jié)構(gòu)的支持將大大提高ARM 芯片在互聯(lián)網(wǎng)終端的地位，Ubuntu是國(guó)際上成功的Linux開源桌面操作系統(tǒng)。最近發(fā)表的8.10版本，加強(qiáng)了對(duì)3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的支持，計(jì)劃支持超低功耗的ARMV7（CortexA8/A9）處理器，將擴(kuò)展Ubuntu 操作系統(tǒng)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端上的地位，同時(shí)也為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供一種標(biāo)準(zhǔn)的PC環(huán)境， 其實(shí)Ubuntu 因?yàn)槌叽缧∏?，是嵌入式X86/PC廠家主要支持的嵌入式Linux平臺(tái)之一。無論是Intel嵌入式X86，還是ARM的SoC技術(shù)，都在引領(lǐng)著行業(yè)向著滿足高性能計(jì)算要求的軟硬件PC化方向發(fā)展。

嵌入式虛擬化軟件

　　PC化的嵌入式軟件具有通用、開放的特點(diǎn)，但是要完全滿足安全性、實(shí)時(shí)性和可繼承性的需求還有距離，虛擬化軟件正好是一個(gè)補(bǔ)充。虛擬化在服務(wù)器已經(jīng)取得了成功，正在進(jìn)軍桌面和嵌入式系統(tǒng)，著名的vmware最近宣布將推出智能手機(jī)的虛擬化軟件版本。虛擬化可以用在多核、單核高性能處理器上運(yùn)行，一是解決安全性問題；比如構(gòu)建一個(gè)安全操作系統(tǒng)和開放操作系統(tǒng)環(huán)境手機(jī)保證移動(dòng)網(wǎng)上銀行安全支付問題。二是解決軟件再用問題；比如大量已經(jīng)驗(yàn)證了通訊代碼和私有的RTOS，通過虛擬化和通用的操作系統(tǒng)（GOS）結(jié)合形成全新的高密度計(jì)算平臺(tái)。三是解決實(shí)時(shí)性問題；專用的實(shí)時(shí)RTOS和GOS-Linux，Windows并存。四是解決多核編程問題；介于目前多核軟件普遍滯后硬件芯片的情況，虛擬化可以幫助用戶在不改變編程模式和設(shè)計(jì)思想的前提下，充分發(fā)揮多核芯片的性能。即在不同的核上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，運(yùn)行RTOS的完成通訊設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的處理和分析；運(yùn)行Linux的核負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理和人機(jī)界面。虛擬化技術(shù)如果使用得當(dāng)，它可以在嵌入式系統(tǒng)和PC化軟件之間架起一座橋梁。嵌入式系統(tǒng)對(duì)于虛擬化技術(shù)有其特出要求，比如非X86體系結(jié)構(gòu)、尺寸和實(shí)時(shí)性等，目前開源項(xiàng)目Xen(www.xen.org/)在這個(gè)方面還有差距，商業(yè)的產(chǎn)品有VirtualLogix 的VLX，它提供支持通訊平臺(tái)，移動(dòng)終端和通用嵌入式系統(tǒng)的各個(gè)產(chǎn)品線方案，產(chǎn)品線豐富和成熟；OK-Labs是基于開源OKL4微內(nèi)核虛擬化軟件，重點(diǎn)支持手機(jī)的虛擬化方案；風(fēng)河公司近日也宣布將推出作為整個(gè)多核方案一個(gè)部分的虛擬化軟件。

　　嵌入式軟件的PC化趨勢(shì)，目前還是體現(xiàn)在高性能計(jì)算要求的場(chǎng)合，即使一個(gè)再?gòu)?fù)雜的洗衣機(jī)和電冰箱也不必需要一個(gè)800M主頻的ARM SoC，或者Intel Atom 處理器，單片機(jī)完全可以解決問題了。嵌入式系統(tǒng)多樣性決定了各種芯片技術(shù)、通訊技術(shù)、軟件、設(shè)計(jì)思想都可以在嵌入式系統(tǒng)找到自己的位置。

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