德国与犹太人:嵌入式系统与普适计算(上)

关键词：嵌入式系统 普适计算 手持设备 Windows CE 嵌入式设备

引 言

　　随着计算技术的发展，我们已经由PC时代进入网络时代，进而进入后PC时代。IBM在1999年创造了一个名词--“普适计算” (又叫“普及计算”，Pervasive Computing)。“普适计算”指的就是，“无论何时何地，只要您需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息”。从计算技术的角度来看，人类已经由网络计算逐步延伸到了普适计算。

　　通俗来讲，普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。普适计算是指无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；主要针对移动设备，比如信息家电或某种嵌入式设备，如掌上电脑、BP机、车载智能设备、笔记本计算机、手表、智能卡、智能手机（具有掌上电脑的一部分功能）、机顶盒、POS销售机、屏幕电话（除了普通话机的功能还可以浏览因特网）等新一代智能设备。普适计算设备可以一直或间断地连接着网络。与Internet、Intranet及Extranet连接，使用户能够随时随地获取相关的各种信息，并做出回应。由于普适计算设备的高度移动性，所以也被称为移动计算。普适计算提供了经由网络，使用各种各样的普适计算设备，访问后台数据、应用和服务的功能。无论使用何种普适计算设备，用户将能轻易访问信息，得到服务。普适计算降低了设备使用的复杂性，帮助提高在外办公人员的效率和人们的日常生活水平。

　　从软件系统的角度来讲，普适计算是指使用小型计算设备、在位置不断移动的过程中或在地理位置分布很广的范围内，在不稳定的通信条件下实现联机事务处理和企业核心数据访问。这些小型计算设备，具有多种通信手段，如移动通信网络、卫星等，能与互联网或企业内部网相连，但这种连接不是固定的连接，而是间断的连接。普适计算的软件技术使用户可以使用这些设备进行复杂的联机事务处理和信息访问，因为用户所使用的设备体积小，可用的计算资源（内存、存储设备和CPU）都相当有限，大部分处理工作由计算中心的数据服务器和应用服务器完成。

　　Internet与网络的迅速普及应用，并向家庭领域不断扩展，使消费电子、计算机、通信（3C）一体化趋势日趋明显；信息时代的来临，使嵌入式系统日益受到市场和厂家的关注，嵌入式设备越来越普及，这也促进了普适计算的发展。

1 嵌入式系统

　　嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用；它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。

　　嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等四部分组成，是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”；用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。

　　嵌入式系统应具有的特点是：要求高可靠性；在恶劣的环境或突然断电的情况下，要求系统仍然能够正常工作；许多嵌入式应用要求实时处理能力，这就要求嵌入式操作系统(EOS)具有实时处理能力；嵌入式系统中的软件代码要求高质量、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。

2 普适计算和无线互联及网络计算的关系

　　IBM提出“普适计算”概念时，是为了用来描述个人计算机不再处于创新核心的时代，有意地不将其称之为无线时代。因为IBM看到计算、通信、存储和处理的功能从传统的计算机转移到各种各样的设备上。今天，我们还仅仅把普适计算与移动电话、PDA联系了起来，但是计算正在以不同的形态和体验出现--它正在不断装入气泵、计量表、电器和衣物中。对于IBM这样的公司而言，“普适计算”之所以重要，是因为它对基础设施和前端设备的影响同样重要。对企业的经营来说，“普适计算”将改变企业与其客户、供应商和员工之间相互交流的方式。通过随时随地地接触客户和移动办公来从电子商务投资中获取更多的收益。更重要的是，普适计算对被信息包围着的人类来说，可以降低设备使用的复杂程度，使我们的生活更轻松、有效率。

　　实际上普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅PC机而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。当这种运算模式普遍采用后，人们就可以以一种一致的方式，使用所喜欢的设备（主要是嵌入式系统设备），随时随地获得信息。所谓“一致的方式”，强调的是关键信息、关键数据的一致，而它的表现形式可以是多样化的，因用户喜好、设备等因素而异。

3 普适计算与传统运算模式的比较

　　普适计算与传统运算模式有很大的不同，从而对提供服务的基础设施提出了新的要求。传统运算模式是两层结构：针对某种设备设计某种系统，以适合该种特定设备访问和显示。在设计时，必须针对那种特定设备的网络协议和显示性能进行设计。

　　普适计算模式在实现多种应用服务对多种智能设备的连接时存在很大的困难，这使得每增加一种设备都需要改写那些应用服务，而每增加一种服务都需要改写那些设备上的应用程序。这种限制是由于现有系统的层次结构所决定的。然而，我们很难预见未来还会出现什么新颖的，用户乐于使用的智能设备；而且有的设备可以双向通信，有的只能单向被动地接收信息。现有系统在扩充对新设备和新应用服务的支持时非常复杂。例如，今天我们已经可以用SMS（短消息）和WAP手机访问股票信息，我们不能预见明天的热门设备是什么，况且，每个人的个性因人而异，对设备的喜好也希望个性化，未来的信息设备将会是群雄并起，百家争鸣。