嵌入操作系统在中国的发展现状与前景

嵌入操作系统在中国的发展现状与前景

中国软件行业协会副理事长钟锡昌研究员

随着信息技术（IT）的飞速发展，特别是互联网的迅速普及，3C（计算机、通讯、消费电子）合一的加速，数字化时代已经来临。嵌入式接入设备是数字化时代的一大主流产品，世界各国在此领域开始了激烈竞争，以争取获得主导地位。嵌入式软件是数字化产品的核心，作为嵌入式软件的基础和龙头，嵌入式操作系统在产业发展过程中扮演了越来越重要的角色。

一、嵌入式软件的定义及发展历程

所谓嵌入式软件（Embedded Software），从广义上讲是计算机软件的一种，它也是由程序及其文档组成，也可分成系统软件、支撑软件、应用软件三类。

嵌入式软件是与嵌入式系统密不可分的。嵌入式系统最初是指用以控制设备的计算机，通常是在设备内部，为了控制设备行为或是嵌入在其它系统中的一种专用软件和硬件。它一旦启动就执行某一特定的程序，中间无需人工干预，直到关机为止。但通常要求具有实时响应能力，一般不要求复杂的用户界面，甚至不要求支持键盘、显示器、串行口、硬盘等外设接口，也不需用户进行二次开发。它被广泛地用于仪器仪表、工业控制设备、电梯、程控交换机、微波设备、交通灯、家用电器等设备中。近年来，随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统具有了新的内涵，同时萌生了许多形态各异的接入设备，如手持电脑、可上网的无线移动手机、机顶盒、家庭网关、可上网的电视机、可上网的车载盒、智能家用电器等等。相应地对嵌入式软件也提出了与最初不同的要求。

综观嵌入式软件的发展历程，大概可分为以下几个阶段：

l 早在20世纪60年代后期，通信领域里就出现了"存储程序控制"系统，这是早期的嵌入式系统。这时的计算机是被定做的（或面向应用的），它们是一些专用指令的引擎以及与之集成在一起的I/O 设备。软件是由存储在内存的程序和路由信息组成。

l 随着微处理器的出现，硬件体系结构引入了总线概念，不同外设可挂接在一起。与此同时，软件也得到了发展。这时软件几乎是用汇编语言或宏语言来写，直到70年代中期才开始采用软件模块和标准库的编程思想。

l 20世纪70年代后期，专用嵌入式系统的操作系统方开始出现。当时许多是用汇编语言写的，仅能用于特定的微处理器。当新的处理器出现，它们必须为之重新写一遍。直到C语言出现后，嵌入式操作系统才可以用一种高效、稳定和可移植的方式来写。

l 20世纪80年代，嵌入式商业操作系统开始得到蓬勃发展。如今已有几十种商业操作系统可供选择，出现了许多相互竞争的产品，如Vxworks、Psos、Neculeus、Windows CE、女娲Hopen和各种嵌入式Linux等。

l 近年来，互联网得到了飞速发展，形态各异的3C合一产品将成为网络接入设备的一大主流，也将成为工作和家庭生活的必备品。这大大扩展了嵌入式系统的应用服务领域。相应地，嵌入式软件涉及的面也愈发扩大。它不仅包括嵌入式操作系统等系统软件，还包括一系列支撑软件，如数据库、调试软件、网络通讯协议、用户界面系统等，当然也包括各种应用软件。

二、嵌入式操作系统的基本组成

嵌入式操作系统种类繁多，有资源开销很少的IC卡操作系统，也有功能较强的网络计算机操作系统。这些嵌入式操作系统从功能到性能各具特色，为各种硬件环境及应用提供了相应的支持和服务。

目前市场上共有几十种操作系统，有深嵌入系统，也有浅嵌入式系统；有多任务系统，也有单任务

系统；有实时系统系统，也有分时系统。总之，不同厂商推出的操作系统或多或少都有差异，但许多嵌入式操作系统一般具有如下一些内容和功能：系统核心、窗口图形系统、文件系统、设备驱动程序和网络协议等。

当前许多嵌入式操作系统都有一个多任务核心，以满足多种嵌入式系统的需要。对于系统核心的功能，各种嵌入式系统差别较大，但即使是微内核系统，系统核心也负责完成如下一些基本任务：进程间通讯、线程调度、中断和内存管理等。

在一些嵌入式系统中，窗口系统没有被采用，随着嵌入式操作系统的广泛应用，嵌入式系统性能的提高，窗口系统越来越成为许多嵌入式操作系统的重要内容。窗口系统一般具有如下一些基本功能：窗口管理功能、接口，提供菜单、按纽、编辑框、列表框、组合框、控件框、滚动条、对话框和默认窗口等多种窗口界面对象。

许多嵌入式操作系统都有文件系统，一般支持ROM、RAM、FLASH和外接卡文件系统，提供文件的创建、打开、读写和检索等功能。

设备驱动是大多嵌入式系统的重要内容，驱动内容包括RS232接口、网络设备、LCD、笔、鼠标、触摸屏等。

嵌入式设备正逐渐成为主要的互联网接入设备，与之对应，嵌入式操作系统也必须支持相关的网络协议，目前许多嵌入式操作系统都支持TCP/IP。

三、嵌入式操作系统发展现状

20世纪80年代，商业化的嵌入式操作系统开始得到蓬勃发展。目前国内外已有几十种商业操作系统可供选择，如VxWorks、pSOS、Palm OS、Neculeus、Windows CE和"女娲Hopen"等。

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