自然辩证法与嵌入式系统.docx

自然辩证法》课程论文自然辩证法与嵌入式系统摘要：本文以自然辩证的观点探讨了嵌入式的发展历程，运用自然辩证法的基本理论和方法 方法，系统的分析了嵌入式的发展历史、现状和未来并对其的发展趋势和未来前景做了进 一步的预测，同时以哲学的观点阐述其发展的因果关系，揭示其事物发展的共性问题关键字：自然辩证法，嵌入式，电子，通信一、当代自然辩证法当代自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自 然改造自然的一般方法的科学，是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论 它主要研究自然界发展的总规律，人与自然相互作用的规律，科学技术发展的一般规律，科 学技术研究的方法马克思、恩格斯全面地、系统地概括了他们所处时代的科学技术成功，批判吸取了前人 的合理成分，系统地论述了辩证唯物主义自然观、自然科学发展过程及其规律性，以及科学 认识方法的辩证法，以恩格斯的光辉著作《自然辩证法》为标志，创立了自然辩证法继续发 展的广阔道路自然辩证法是马克思主义哲学的一个重要组成部分自然辩证法科学地解决了人与自然的关系问题，从而可以为人类自身的健康发展奠定坚 实的思想基础，自然辩证法以现代全新的自然观作为思想基础内在地蕴涵了一种新的科学的 发展观，它一方面要求科学、技术、经济与社会之间横向的协调发展，另一方面则要求当代 人与其子孙后代之间纵向的可持续性发展，从而为我们当代社会的健康发展提供了一条新的 具体的思路，自然辩证法客观地阐明了科学技术的性质及其社会地位与作用，对我们正确认 识当代反科技浪潮，制定积极稳妥的科技发展政策提供了重要的理论依据和行动指南。

在辩证唯物主义哲学体系中，自然辩证法与历史唯物论相并列它集中研究自然界和科 学技术的辩证法，是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用，它的原理和方法主要适用 于自然领域和科学技术领域学习和运用自然辩证法将有助于我们搞清科学和哲学的关系， 从而更加清楚地认识科学的本质和发展规律，更加全面的观察思考问题，只有加深了认识， 我们才能更好地发挥主观能动性，迎接新的科学技术的挑战二、嵌入式系统的发展现代计算机技术的两大分支，一是通用计算机系统，另一个就是嵌入式计算机系统嵌 入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统 对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统嵌入式系统是将先进的计 算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物为了更加深入的 了解嵌入式我们应当从自然辩证法的认识观点和方法来分析嵌入式的发展历程，将有助于更 加全面地推动信息化的发展，有助于更加准确地掌握嵌入式技术的发展趋势纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：1、无操作系统阶段 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、 伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操 作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。

这些装置 虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线 程的程序，因此严格地说还谈不上"系统"的概念这一阶段嵌入式系统的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容 量较小，几乎没有用户接口由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控 制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率、存储容量都有较高要求的 信息家电等场合的需要2、 简单操作系统阶段20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的 微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中，制造出 面向I/O设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀与此同时，嵌入 式系统的程序员也开始基于一些简单的"操作系统"开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周 期、提高了开发效率这一阶段嵌入式系统的主要特点是:出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展此时的嵌入式操作系统虽然 还比较简单，但已经初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，主要用来控制 系统负载以及监控应用程序的运行。

3、 实时操作系统阶段 20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展，而面向实时信号处理算法的DSP产品则向着高速度、高精度、 低功耗的方向发展随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，逐渐 形成了实时多任务操作系统（RTOS），并开始成为嵌入式系统的主流这一阶段嵌入式系统的主要特点是:操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行 在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性此时的嵌入式操作系统已经具 备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面GUI）等功能，并提供了 大量的应用程序接口（API），从而使得应用软件的开发变得更加简单4、 面向 Internet 阶段21 世纪无疑将是一个网络的时代，将嵌入式系统应用到各种网络环境中去的呼声自然 也越来越高目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外，随着Internet的进一步发展， 以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的 结合才是嵌入式技术的真正未来信息时代和数字时代的到来，为嵌入式系统的发展带来了巨大的机遇，同时也对嵌入式 系统厂商提出了新的挑战。

目前，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式技术 的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了如下新的显著变化:新的微处理器层出不穷，嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植，能够在短时间 内支持更多的微处理器嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同 时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中，如嵌入式数据库、 移动代理、实时CORBA等，嵌入式软件平台得到进一步完善各类嵌入式Linux操作系统迅速发展，由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、 网络结构完整等特点，很适合信息家电等嵌入式系统的需要，目前已经形成了能与 Windows CE、 Palm OS 等嵌入式操作系统进行有力竞争的局面网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出，以往功能单 一的设备如、、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构变得更加复杂，网络互联成为 必然趋势三、 嵌入式系统的应用前景嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一特别是随着消费家电 的智能化，嵌入式更显重要。

可以说嵌入式的应用在我们的日常生活中随处可见，几乎无处 不在:移动、家用电器、汽车„„无不有它的踪影嵌入控制器因其体积小、可靠性高、 功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生 活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等 方面起到了极其重要的推动作用嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中 就包含了 5-10 个嵌入式微处理器在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽 车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域嵌入 式系统工业是专用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用; 通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑 ,实现 “普遍化计算”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”正如我国资深 嵌入式系统专家—沈绪榜院士的预言, “未来十年将会产生头大小、具有超过一亿次运算能 力的嵌入式智能芯片”,将为我们提供无限的创造空间总之“嵌入式微控制器或者说单片 机好象是一个黑洞 ,会把当今很多技术和成果吸引进来。

中国应当注意发展智力密集型产 业”四、 结束语只有在正确的研究方法和科学的逻辑思维指导下我们认识事物才会清楚的了解其过去、 现在和未来，嵌入式的发展同样遵循着科学技术发展的一般规律，以自然辩证法的观点来分 析嵌入式的发展，有助于我们更加深入地认识嵌入式发展的历史、现状和趋势，有了自然辩 证法这把开启科学认识大门的钥匙，我们将回首过去、把握现在、放眼未来，正确地选择嵌 入式发展的方向，更好的学习、利用和发展嵌入式系统。