嵌入式系統語言常見算法解析

　　隨著計算技術的發展，我們已經由PC時代進入網絡時代，進而進入后PC時代。IBM在1999年創造了一個名詞--“普適計算” （又叫“普及計算”，Pervasive Computing）。“普適計算”指的就是，“無論何時何地，只要您需要，就可以通過某種設備訪問到所需的信息”。從計算技術的角度來看，人類已經由網絡計算逐步延伸到了普適計算。

　　通俗來講，普適計算的含義十分廣泛，所涉及的技術包括移動通信技術、小型計算設備制造技術、小型計算設備上的操作系統技術及軟件技術等。普適計算是指無所不在的、隨時隨地可以進行計算的一種方式；主要針對移動設備，比如信息家電或某種嵌入式設備，如掌上電腦、BP機、車載智能設備、筆記本計算機、手表、智能卡、智能手機（具有掌上電腦的一部分功能）、機頂盒、POS銷售機、屏幕電話（除了普通話機的功能還可以瀏覽因特網）等新一代智能設備。普適計算設備可以一直或間斷地連接著網絡。與Internet、Intranet及Extranet連接，使用戶能夠隨時隨地獲取相關的各種信息，并做出回應。由于普適計算設備的高度移動性，所以也被稱為移動計算。普適計算提供了經由網絡，使用各種各樣的普適計算設備，訪問后臺數據、應用和服務的功能。無論使用何種普適計算設備，用戶將能輕易訪問信息，得到服務。普適計算降低了設備使用的復雜性，幫助提高在外辦公人員的效率和人們的日常生活水平。

　　從軟件系統的角度來講，普適計算是指使用小型計算設備、在位置不斷移動的過程中或在地理位置分布很廣的范圍內，在不穩定的通信條件下實現聯機事務處理和企業核心數據訪問。這些小型計算設備，具有多種通信手段，如移動通信網絡、衛星等，能與互聯網或企業內部網相連，但這種連接不是固定的連接，而是間斷的連接。普適計算的軟件技術使用戶可以使用這些設備進行復雜的聯機事務處理和信息訪問，因為用戶所使用的設備體積小，可用的計算資源（內存、存儲設備和CPU）都相當有限，大部分處理工作由計算中心的數據服務器和應用服務器完成。

　　Internet與網絡的迅速普及應用，并向家庭領域不斷擴展，使消費電子、計算機、通信（3C）一體化趨勢日趨明顯；信息時代的來臨，使嵌入式系統日益受到市場和廠家的關注，嵌入式設備越來越普及，這也促進了普適計算的發展。

　　1 嵌入式系統

　　嵌入式系統是以嵌入式計算機為技術核心，面向用戶、面向產品、面向應用，軟硬件可裁減的，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。和通用計算機不同，嵌入式系統是針對具體應用的專用系統，目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更普遍、更適用；它的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能。

　　嵌入式系統主要由嵌入式處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及特定的應用程序等四部分組成，是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”；用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。

　　嵌入式系統應具有的特點是：要求高可靠性；在惡劣的環境或突然斷電的情況下，要求系統仍然能夠正常工作；許多嵌入式應用要求實時處理能力，這就要求嵌入式操作系統（EOS）具有實時處理能力；嵌入式系統中的軟件代碼要求高質量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器中或閃存中，也就是說軟件要求固態化存儲，而不是存儲在磁盤等載體中。

　　2 普適計算和無線互聯及網絡計算的關系

　　IBM提出“普適計算”概念時，是為了用來描述個人計算機不再處于創新核心的時代，有意地不將其稱之為無線時代。因為IBM看到計算、通信、存儲和處理的功能從傳統的計算機轉移到各種各樣的設備上。今天，我們還僅僅把普適計算與移動電話、PDA聯系了起來，但是計算正在以不同的形態和體驗出現--它正在不斷裝入氣泵、計量表、電器和衣物中。對于IBM這樣的公司而言，“普適計算”之所以重要，是因為它對基礎設施和前端設備的影響同樣重要。對企業的經營來說，“普適計算”將改變企業與其客戶、供應商和員工之間相互交流的方式。通過隨時隨地地接觸客戶和移動辦公來從電子商務投資中獲取更多的收益。更重要的是，普適計算對被信息包圍著的人類來說，可以降低設備使用的復雜程度，使我們的生活更輕松、有效率。

　　實際上普適計算是網絡計算的自然延伸，它使得不僅PC機而且其它小巧的智能設備也可以連接到網絡中，從而方便人們即時地獲得信息并采取行動。當這種運算模式普遍采用后，人們就可以以一種一致的方式，使用所喜歡的設備（主要是嵌入式系統設備），隨時隨地獲得信息。所謂“一致的方式”，強調的是關鍵信息、關鍵數據的一致，而它的表現形式可以是多樣化的，因用戶喜好、設備等因素而異。

　　3 普適計算與傳統運算模式的比較

　　普適計算與傳統運算模式有很大的不同，從而對提供服務的基礎設施提出了新的要求。傳統運算模式是兩層結構：針對某種設備設計某種系統，以適合該種特定設備訪問和顯示。在設計時，必須針對那種特定設備的網絡協議和顯示性能進行設計。

　　普適計算模式在實現多種應用服務對多種智能設備的連接時存在很大的困難，這使得每增加一種設備都需要改寫那些應用服務，而每增加一種服務都需要改寫那些設備上的應用程序。這種限制是由于現有系統的層次結構所決定的。然而，我們很難預見未來還會出現什么新穎的，用戶樂于使用的智能設備；而且有的設備可以雙向通信，有的只能單向被動地接收信息。現有系統在擴充對新設備和新應用服務的支持時非常復雜。例如，今天我們已經可以用SMS（短消息）和WAP手機訪問股票信息，我們不能預見明天的熱門設備是什么，況且，每個人的個性因人而異，對設備的喜好也希望個性化，未來的信息設備將會是群雄并起，百家爭鳴。

　　嵌入式這13條特性準則一定要記住

　　嵌入式計算不僅需要網絡快速、一致的計算，而且也要求系統能夠井然有序地將其執行代碼和數據，存儲在一個“ 共同” 的“ 狹小” 的空間內。

　　2 魯棒性法則

　　嵌入式計算不僅要求系統迅速而有效的計算，而且還要求在某些計算單元出現錯誤的時候，系統仍然能 夠繼續正常運行工作。

　　3 實時性法則

　　嵌入式系統的計算結果，不僅依賴于系統的邏輯運算之正確性，而且也依賴于這個運算結果的計算時間。

　　4 冗余度法則

　　在嵌入式系統具有足夠的冗余度之后，系統的“ 初始敏感性” 對于其“ 最終計算結果” 的影響就變得微 乎其微了。

　　5 結構性法則

　　對于嵌入式系統而言，其結構復雜性的趨勢表 明：

　　a 系統結構越簡單越有效（The simplest is the best） ；

　　b 系統結構越復雜越穩定（More complex is more stable） 。

　　6 簡約性法則

　　當簡約一個嵌入式系統時，系統剩下的功能之 間的互動關系就會變得越來越強；

　　當系統的功能被簡約之后，外來的入侵者之成 功的概率就會變得越來越大。

　　7 保育性法則

　　如果在嵌入式系統中要想保留某個系統功能， 最好是將所有的其他功能都看成是 “ 神圣不可侵 犯的 ” ；

　　系統的功能被移出（滅絕）或者生成（入 侵），一定會造成整體（群集）結構及其動態 性能上的重大轉變。

　　8 組織性法則

　　嵌入式互聯網（embedded Internet） 最重要的往往不是網絡中個體設 備的特質，而是存在于網絡中的整體秩序，即 網絡秩序。

　　在一個高冗余度網絡中，設備的單一作用已經 不再能夠構成影響到系統整體性能的主要因素 了，而起主要作用的是所有結點及其所構成的 連結特征。

　　9 網絡性法則

　　由一群設備相互作用的嵌入式Internet 結點所構成的網絡，其整體所表現出的性質，往往與個別結點的 性質沒有重大關系。

　　10 消息性法則

　　保證查尋消息：它具有嚴格的時間敏感或者基本常態 系統操作要求，這類消息要求一個來自系統的時間保證。即一旦由這類消息引起的活動或者任務被執行， 那么在確定的時間間隔內，它們的時間限定性必將被 系統所保證。

　　最佳效果消息：它具有典型的軟時間限定性，即其時 間限定是由活動或者任務本身的時間序列所規定，無 需系統保證就能滿足其時間限定性的要求。

　　11 免疫性法則

　　嵌入式互聯網（embedded Internet） 的免疫系統應當是一個仿生命體機制，免疫功能是一個“前饋”系統，所以要求系統應具有預見能力，從而可以“以（小）毒攻（大）毒”。

　　12 融合性法則

　　嵌入式Internet 是一個復雜網絡，將復雜網絡結構用簡單的“組成”來解析，讓系統可以由孤立的“組成”來詮釋“整體”，或者讓系統可以由“結點”來表達“全局”。

　　13 性價比法則

　　如果系統A 是系統B 地嵌入式系統，即B（a） ，那么系統A 的成本應不超過系統B 成本的10 ％，而系統B（a） 的成本應大于系統A 和系統B 成本之和，系統B（a） 的性價比應提高30 ％