第 1 讲 嵌入式系统绪论

计算机科学与技术学院贾智平

计算机学科与其他学科的不同点

计算机学科的概念计算机学科中的指数现象理论，技术，工程的综合性创造性

计算机学科的发展趋势

不断的扩展，外延

从信息空间向物理世界，人类社会扩展

从硬件，软件服务向人际合作演变

发展背景计算机应用深入、广泛

WWW 的出现，将“计算”泛化、平民化了 “ 会计算机”已经不再是计算机专业学生独有

的优势 ——基本的优势正在失去 计算机专业的一种危机：学生专业自豪感下降

，高考录取分数在校内相对排名下降 ！ 计算机专业如何生存： “计算机专业还有几分

天下？” 、“什么叫‘我是搞计算机的’ ？”

启示 计算机教育发展以国家需求为目标和驱

动力 注重学习国际先进技术

•如：技术、系统、人才、优秀教材…

充分认识计算机专业的实践性特点 师资队伍是保证教育质量的关键 计算机教育内容必须及时调整

社会需求分析 基本观点

国家和社会对计算机专业本科人才需求与信息化的目标、进程密切相关 ，计算机市场很大程度上决定着对计算机人才的层次结构、就业去向、能力与素质等方面的具体要求

计算机类专业毕业生不是数量太多或质量太差，而是满足社会需要的针对性不够强、结构上不合理

计算机人才培养应是与社会需求相匹配的金字塔结构

美国劳工部统计局 2006 年报告 :

2004-20142004-2014 增长最多的职位增长最多的职位

网络系统与数据通信分析员（设计，测试与评估企业信息系统） 第 2 位 : 增加 54.6% ； 主

要为学士 [23 万人 ] 计算机软件工程师 , 应用 （分析用户需求；设计，构建与维护应用软件

） 第 5 位 : 增加 48.8% ；主

要为学士 [46 万人 ] 计算机软件工程师，系统 （协调企业计算机系统的构建与维护，规划未来发展） 第 8 位 : 增加 43.0% ； 主

要为学士 [34 万人 ]

网络与计算机系统管理员 （设计，安装与维护企业的网络环境）

第 11 位 : 增加 38.4%, 主要为学士 [28 万人 ]

数据库管理员 （组织与管理数据）

第 12 位 : 增加 38.2%, 主要为学士 [10 万人 ]

计算机系统分析员 （应用计算机技术满足企业个性需要）

第 25 位 : 增加 31.4%, 主要为学士 [49 万人 ]

( 括弧中为 2004 年从业人数）

信息技术专业方向信息技术专业方向

信息技术作为大学人才培养的一个知识体系，其基本目标是 :

围绕社会中各种组织机构（以及个人）的需求

通过对计算技术的选择、应用和集成 创建优化的信息系统 并对其运行实行有效的技术维护和管理。

信息技术方向要求的基本能力信息技术方向要求的基本能力对信息技术领域的核心技术和概念能熟练运用 为解决个人和组织机构所面临的问题，能系统地

分析、确定和阐明用户的需求 能设计高效实用的信息技术解决方案，并善于将该解决方案和用户环境整合

信息技术方向要求的基本素质信息技术方向要求的基本素质

能鉴别和评价当前流行的和新兴的技术，根据用户需求评估其适用性

能分析技术对个人，组织，社会带来的影响，包括伦理，法律和政策等方面问题

善于总结成功经验与失败教训，并能用于指导后续实践

具有独立思考和解决问题的能力

所要求的交流与学习能力所要求的交流与学习能力能将个人行动与团队合作相融合，在队伍中相互协作来达到团队的共同目标

能通过口头和书面的方式，运用恰当的专业词汇和客户、用户及同伴进行有效的交流和沟通

具有终身学习的意识

计算机专业人才培养与就业

专业兴趣的培养

专业能力的培养

专业意识的培养

中国的电子信息产业中国电子信息产业大而不强工业增加值和利润都很低， R&D投入低自主创新能力不强，主要核心技术和关键元器件依赖外国

因此现在我们的目标是：“从信息大国发展到信息强国”，“从中国制造发展到中国创造”

主要问题 工业增加值和利润率很低，且百强总利润有下

降的趋势，大多是做低端的装配、加工 核心技术和关键元器件等大多依赖外国，如

CPU、OS、 LCD显示器等等，基本上依赖外国，整机厂商很少能有利润。

R&D投入不足， 2008 年电子百强企业研发经费占营业收入的比率为 3.9% ，明显高于全行业 1.8% 的平均水平。国外 IBM 等大公司保持 15%。

随着国际金融危机的冲击效应逐步显现，当前行业出现了一些值得关注的问题：

企业亏损面加大，规模以上制造业亏损面达到 25% ，同比提高 2 个百分点；

部分基础行业困难加大，集成电路、印制电路行业利润分别下降 43.5%和 10.8% ，光电器件行业利润增速同比下降了 54个百分点；

大企业兼并重组明显增多，特别在软件服务和半导体领域表现突出；

美国、德国、韩国和我国台湾地区纷纷对集成电路企业给予资金支持，对信息产业核心制高点的争夺日趋激烈。

面临形势

发展与机遇•我国电子信息产业面临的挑战十分严峻，机遇同样巨大。•全球市场形势不容乐观，出口增速可能继续下滑；•电信企业重组完成后积极推进 3G投资，将带来产业链和市场格局的调整变化。•全球 IT支出将在 3% 以下，计算机出货量增长 4% ，手机、彩电、集成电路将下降 2-10% ；•国内电子信息产业收入增长 12%左右，其中制造业约 10% ，软件业 22-25% ，一季度全行业发展速度将大幅放缓。

缺乏核心技术受制于人的例子 例 1 ：我国 DVD产业因为需付高额专利费而全

行业陷入困境，一台DVD 机销售价仅 60 美元，但专利费最高需付 21 美元，利润几乎为零；

例 2 ： 2007年 3 月在德国汉诺威消费电子、信息及通信博览会（ CeBIT ）上，数家中国 MP3厂商遭遇国外企业的“专利狙击”，展台遭到德国海关查抄，损失重大。

例 3 ：电视行业在跨国公司带动下，被动地从CRT电视转到 LCD电视，但 LCD显示器基本上依赖外国，因此利润很低，好的公司也只有 2%左右，差的公司就要亏损。

制造业产业升级的途径 应增强自主创新能力，大力发展嵌入式系统，

掌握核心技术的知识产权，主要是：

• 嵌入式软件• 集成电路设计• 关键元器件

振兴电子制程技术、壮大电子制程企业是突破行业“短板”、实现电子强国战略的突破口。

电子制程是指电子产品的生产制造工艺流程。电子制程应用可令电子信息制造业生产效率提高２０％、生产成本降低１０％、工艺品质引起的事故减少９５％

2011 上半年点知产业销售收入

上半年电子制造业销售产值 34229亿元，同比增长 21.8%。

软件业务收入 8065亿元，同比增长 29.3%。实现利润 103亿元，同比增长 34.9%。

信息技术咨询服务、数据处理和运营服务实现收入 761和 1073亿元，同比增长 36.5%和 34.5% ；嵌入式系统软件实现收入 1443亿元，同比增长 33.8% ，增速比去年同期高 14.2个百分点。软件产品和信息系统集成服务分别实现收入 2867和 1673亿元，同比增长 28.2%和

23.9%。 IC 设计收入 248亿元，同比增长 13.7% ，低于去年同期 20个百分点以上。

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2010 年度软件产业收入构成情况 嵌入式系统软件受通信类产品增长放缓影响，完成收入

2242 亿元，同比增长 15.1% ，低于全行业 16.2 个百分点。

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2010 年软件产业不同领域收入增速比较

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2009年软件产业收入构成情况 全行业完成软件产品收入 3288亿元，同比增长

26.3%

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嵌入式软件 软件产品收入 3166亿元，同比增长 32%。软件技术服务 1455

亿元，同比增长 39.9% ，其中软件外包服务收入 203亿元，增速达 100% 以上。嵌入式软件收入 1118亿元，同比增长25.5%。系统集成收入 1616亿元，同比增长 25.2%。 IC设计收入 217亿元，同比增长 16%。软件出口 142亿美元，同比增长 39% ，其中软件外包出口 15.9亿美元，同比增长54%。

嵌入式软件的地位中国制造业规模巨大，嵌入式软件有巨大的市场

需求，是中国制造向中国创造转变的关键，已有华为、中兴等成功的例子。

嵌入式软件难以测算，目前信息产业部制订了“嵌入式软件权数”（例如路由器为 0.19 ，移动通信基站为 0.30 ，自主开发手机为 0.08 等等），使嵌入式软件的计算规范起来。这一方法在实践中还需要不断完善。

集成电路设计自国务院于 2000年 6 月出台了《鼓励软件产业

和集成电路产业发展的若干政策》（“ 18号文件”）以来，中国集成电路产业发展很快，包括 IC设计、 IC 生产、测试、封装等等都有很快的发展。中国有巨大的市场需求，为发展 IC产业提供了优越的条件。

IC 设计所需投入不大，主要是人才，所以容易发展起来，目前从专用芯片、嵌入式 CPU到高性能CPU ，中国都已能进行设计。

IC 生产需要投入大，需要更长时间的发展。

电子信息产业调整振兴规划

2009年 2 月 18日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，审议并原则通过了电子信息产业调整振兴规划，确定了今后三年电子信息产业的三大重点任务：

完善产业体系，确保骨干产业稳定增长，着重增强计算机产业竞争力，加快电子元器件产品升级，推进视听产业数字化转型。

立足自主创新，着重建立自主可控的集成电路产业体系，提高软件产业自主发展能力。

以应用带发展，大力推动业务创新和服务模式创新，着重在通信设备、信息服务和信息技术应用等领域培育新的增长点。

高性能通用芯片中科院计算所研制的龙芯 2E ，是中国大陆地区第一个采用 90纳米设计技术的处理器，最高主频达到 1.0GHz ，峰值运算速度达到每秒 40亿次双精度浮点运算 ,在单处理器设计方面已达国际先进水平

龙芯只能运行 Linux ，因此它的推广主要取决于软件，取决于 Linux ，尤其是桌面 Linux。目前主要在某些专用领域推广。

专用集成电路芯片（ ASIC ）如“中星微”的计算机图像输入芯片大规模打入

国际市场，被三星，索尼，戴尔，惠普等跨国公司采用，占领该领域 60% 以上的份额， 2006年实现销售超过 10亿元人民币。

2007年 6 月推出的目前市场上最先进的网络摄像头处理芯片 VC0336 在全球高端笔记本市场的出货量已超过 500 万枚。

“ 中星微”重视知识产权体系的建设和保护，至今已申请了 808项国内外技术专利， 8 项集成电路著作权， 6 项软件著作权，拥有了一个尚无任何法律纠纷的由多层次商业机密及专利权组成的知识产权体系。

其他很多公司（如展讯、炬力等等）都在各自领域有很好的业绩。

嵌入式 CPU

龙芯、众志、 THUNP、 C-Core 、君正等等嵌入式芯片已用于网络计算机、税控收款机和其他嵌入式设备。某些芯片已能与国际同类产品竞争，在价格、低功耗等指标方面有一定优势。

因为这一领域很广，没有谁能垄断，发展空间大，预计国产芯片将逐步实现产业化。

关键元器件关键元器件尤其是薄膜晶体管液晶显示器 (TFT-

LCD)已成为制约我国制造业发展的瓶颈。TFT-LCD全球市场规模 2005年达 603亿美元， 2010年 TFT-LCD产值将达到 879亿美元，占到整个平板显示产业 84%的份额。

TFT-LCD价值比重大，占电视机等终端产品整机成本比重的 80%、监视器的 85%、笔记本电脑的 25%、手机的 10%。

TFT-LCD 应用产品我国是 TFT-LCD 应用产品全球最大的生产国，也是全球最重要的消费国

2007 年，国内共生产彩电 8807 万台，同比增加了0.4%

2007 年，国内 CRT彩电的产量回落至 6000 万台水平，占总产量的比重不足 70% ；液晶电视产量 2600万台，约占总产量的 30%。

我国目前在 TFT-LCD电视上的用屏几乎全部进口。我国 TFT-LCD 企业规模不够大，还不具有适合生产电视用的第6 代（ 1.5×1.8米 2 ）及以上的生产线。

尽快摆脱依赖外国 TFT-LCD 的局面

骨干企业京东方、上广电和龙腾光电等尚未达到可营利的最小规模，应通过整合资源 ,形成有足够规模的 TFT-LCD龙头企业，带动全行业的发展。

应给以税收、贷款、融资等等政策优惠 ,并通过国家项目支持 TFT-LCD 的研发。

应加大资金投入 ,扩大现有五代线规模、争取获得规模效益，并尽快发展下面各代生产线，使我国尽快摆脱依赖外国 TFT-LCD 的局面。

有 关 政 策《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》 2010年 2 月 9 日正式发布，明确指出将从财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场等七大方面对产业进行政策扶持。

2000 年到 2010 年中国软件业收入规模增长超过 20倍，年复合增长率 36％。软件业作为“十二五”七大战略性新兴产业中信息产业的引擎，将与新能源、新材料等产业共同引领我国新一轮的经济发展，“新 18号文”将给力软件产业，预计行业增速将基本介于GDP增速的 2 － 3倍，行业发展的第二个“黄金十年”值得期待。

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加快经济发展方式的重要性和紧迫性2010年 6 月 7 日，在两院院士大会上，胡锦涛总书记强调：科学技术迅猛发展正在引发社会生产方式的深刻变革。信息网络技术的广泛应用不断推动生产方式发生变化，柔性制造、网络制造、绿色制造、智能制造、全球制造日益成为生产方式变革的方向，互联网、云计算、物联网、知识服务、智能服务的快速发展为个性化制造和服务创新提供了有力工具和环境，人依靠机器生产产品变成机器围绕人生产产品成为可能，个性化制造和规模化协同创新有机结合将成为重要的生产方式。

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面向新兴产业 推进服务创新，“十一五”期间，生物、信息、节能环保等产

业年均增速都超过２０％，中国培育发展战略性新兴产业已具备一定的基础和优势。

“十二五”规划细则将于 2011年 9 月份出台。在此细则中，新一代信息技术位列七大国家战略性新兴产业体系之一。

据了解，新一代信息技术概念可囊括六大领域，分别是下一代通信网络、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路和以云计算为代表的高端软件。

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课外作业

产业链

智能终端

物联网