摘要
　　眾所周知，許多系統集成商和最終用戶都會繼續為某些類型的嵌入式應用程序選擇標準 PC平臺。盡管過去標準 PC 的確擁有一些勝過定制設計的嵌入式平臺的優勢，特別是對于那些以較低的費用而需要“類似 PC”的性能和能力的應用程序。嵌入式解決方案的前景發生了翻天覆地的變化，一切只為更好地服務于這些應用程序：
　　（1）嵌入式系統技術和設計的演進包括基于標準的界面和平臺的擴展、配合CPU的快速發展、并且以圖形性能彌補與PC之間的差距。
　　（2）在嵌入式應用程序中開發典型的商用 PC，與之關聯的隱性使用壽命管理費用并非始終為人所知。在這種充滿挑戰的全球經濟環境中，系統集成商面對日益增長的壓力，以降低成本、加快上市時間 （TTM），在實現利潤最大化的同時降低風險。本文探索了商用 PC 平臺在嵌入式應用程序中使用時的隱藏費用，以及今天的嵌入式平臺，如 AMD 啟用的那些，是您為自己的下一個高端嵌入式應用程序選擇嵌入式系統提供的卓越之選。
　　簡介
　　嵌入式是IDC預測的一個巨大市場，到 2015 年底全球收入將增長到 2 萬6 千億美元，并且 CAGR 將達到10%。大部分人沒有認識到 PC 只占當前使用的所有計算設備的約2%。據 Artemis Embedded Computing Systems Initiativeii 估計，今天所有計算設備中的 98% 都是嵌入其他類型的電子設備，并且到 2020年，將有超過400 億臺的嵌入式設備。
　　當今嵌入式平臺的誤會和誤解
　　至關重要的是通過澄清有關嵌入式平臺的一些常見誤會和誤解以便提出正確討論框架。要達到這樣的目的，我們首先需要明確區分今天的嵌入式解決方案和 5 年或 10 年前那些方案的不同之處，并認識到當前嵌入式技術的重要演進。
　　誤會 1：與相當一部分嵌入式系統相比，PC 始終擁有更高的性能（特別是在圖形和視頻密集的應用程序中）。
　　今天的主流 PC 處理子系統（CPU、圖形和視頻）具有高 MHz、多核、大緩存、快速廣泛的系統總線。盡管目前大部分 PC 的確能在運行 PC 應用程序和基準方面擊敗嵌入式平臺，但問題是您真正需要多少性能，以及您真正需要何種性能？并且在尺寸和功耗方面，您準備為性能水平支付怎樣的價格？在今 天眾多嵌入式應用程序向著更加交互、連接和多媒體豐富的使用情況（即“智能系統”）演進的同時，嵌入式 CPU 和 GPU 日益緊跟這些不斷增長的性能需求。今天生產的許多設備具備多核、快速專用的 2D 和 3D 顯卡以及支持多種高清視頻流的硬件。這些設備的架構提供針對特定嵌入式應用程序的性能級別，并經過高度優化，提供勝過傳統 PC 的每美元和每瓦特的卓越性能。
　　操作系統還在系統性能中扮演重要的角色。今天的主流 PC 需要額外的馬力和系統內存才能有效運行 Windows?或 Linux? 操作系統，以及并發執行一些苛刻的應用程序和后臺任務。由于嵌入式系統通常擁有一組需要它們運行的預先定義的應用程序，所以硬件的總體性能要求通常低于一 臺 PC，而不會影響用戶體驗。一個有限的應用程序組還允許嵌入式系統運行為其專門構造的操作系統，例如 Windows Embedded（及其所有衍生產品）和 Embedded Linux。盡管這些操作系統完全具有特征，它們也可用作組成軟件包，能通過構建匹配嵌入式硬件，但這卻意味著產生的“圖像”只包含支持特定硬件配置和有 限應用程序組所需的模塊、資源和驅動程序。嵌入式操作系統也“更單薄”，這意味著應用程序擁有更多的直接控制力以及對硬件的更快訪問，可對總體系統性能做 出重大貢獻。想象一下任何時候為 PC 安裝一個新的設備驅動程序都會顯著提高其運行一個特定應用程序的性能（特別是圖形密集的應用程序）。這是軟件的多個層駐留在應用程序之間以及典型 PC 中的硬件會影響性能和用戶體驗的一個范例。
　　誤會 2：嵌入式系統缺乏確保兼容性、互操作性和可升級性的標準
　　自 1982 年 VMEbus Manufacturers Group 成立（2005 年更名為 VITA）以來，VITA 一直是嵌入式系統市場的開放系統架構冠軍。隨后是 PC/104 Embedded Consortium（1992）、PCI Industrial ComputerManufacturers Group（PICMG）（1994）、Khronos Group（2000）、Embedded Linux Consortium（2000），以及更多最近的實體，例如 Small Form Factor Special Interest Group（2007），ProSE（歐洲Standards Working Group of ARTEMIS 推進的一項計劃，建立于 2008 年）一直吸引著業界最大的廠商，并在嵌入式系統技術的方方面面推動開放標準。盡管許多這些實體（或它們的子協會）都有明確的市場（例如消費品、儀器和汽 車），但它們卻擁有共同的目標，例如建立簡化開發工具創建的標準；實現更高性能和功能豐富的軟件；改善系統的測試和耐用性；提高平臺的可擴展性、可升級性 和互操作性。
　　此外，用于基于 PC 的 CPU 架構遷移到嵌入式空間。今天許多高端嵌入式系統（主流是 x86）結合了眾多 PC技術和界面標準，例如 OpenGL ES（OpenGL 的一個嵌入式版本）用于圖形加速；SATA 用于硬件驅動；PCIe? 用于離散圖形硬件和其他擴展功能；USB 用于外設；10/100base-T 用于以太網；而DDR2/3 SDRAM 用于系統內存。PC 技術的這些適應性配合特定嵌入式技術標準的進步實現了商用操作系統和應用程序更廣泛的多樣性，以便為嵌入式系統更輕松地遷移和優化。
　　誤會 3：嵌入式系統不是 x86，會增加開發成本和 TTM。
　　盡管傳統嵌入式 CPU 架構，例如 ARM 和 MIP，的確繼續占有大部分市場份額，基于 x86 的處理器將從成本批量發運的層面主導嵌入式市場。此外，諸如 AMD 和 Microsoft 這樣的公司，以及開放源代碼 Linux（包括 Embedded Linux）正在推進成熟的和高水平開發工具的提高可用性，包括 Integrated Development Environments（IDE），以及幫助加快針對基于 x86 的 TTM 的技術支持。
　　誤會 4：嵌入式解決方案始終比基于 PC 的相當解決方案昂貴。
　　盡管對比某些商用現成 PC 解決方案的初始成本的確是這樣，但重要的是考慮已開發解決方案使用壽命的總體所有權成本（TCO）。為嵌入式應用程序開發 PC 存在隱藏的成本，會讓它們在使用壽命更長的應用程序中的成本效益更低，我們會在接下來深入探討這一概念。
　　嵌入式系統的重要優勢
　　如上文提到的，在規劃系統開發時，無論尺寸如何，不只看到硬件和軟件的初始成本非常重要，還要看到持續的操作費用，它在整個開發壽命中占據 TCO 的最大份額。這些成本是由許多因素造成的，而正確的嵌入式系統通常能提供長期的出色價值：
　　（1）系統可靠性：因為嵌入式應用程序擁有長期使用壽命并且通常需要系統在嚴酷的環境（包括高溫環境）中操作，嵌入式系統通常采用額定溫度/電壓更高 的組件。相反，商用 PC 系統設計通常采用溫度/ 電壓額定值更低的組件，因為那些組件價格低廉、容易使用并且通常適用 PC 的操作條件。任何電子設備的使用壽命都和其工作溫度息息相關，并且通過在低于額定溫度或電壓條件下操作可顯著提高使用壽命（即降額）。我們此處討論的設備 不限于“主要功能”，因為許多都是通用組件，通常大量使用，例如鋁制電解旁路電容。比如，一個鋁制電解旁路電容在 85℃的最不利情況保證的額定壽命為 2000 個小時，但在 55℃ 操作（通常在低于正常條件的 PC 主板上），預計壽命達到 16，000 個小時或連續（24x7x365）工作壽命接近 2 年。相反，一個電容在 105℃的最不利情況保證的額定壽命為 2000 個小時，但在 55℃ 操作，預計壽命達到 64，000 個小時或連續（24x7x365）工作壽命超過 7 年。換言之，將電容的額定溫度提高 20℃，會將其預期壽命降低 4 倍。盡管看起來無關緊要，但這些電容在保持穩定的電壓水平和抑制高速印刷電路板（PCB）設計的噪音方面非常關鍵。如果電容在低于額定溫度的情況未能良好 工作，那一塊典型的主板很可能采用超過 100 個這樣的電容，以降低設備故障的可能性以及可能的主板故障。
　　
　　（2） 功耗：低功耗始終勝過高功耗，但不只是節約能源成本和提高電池壽命的顯著原因。低功耗會帶來許多其他好處，對于無心之人可能不那么顯而易見。首先，關鍵組 件的低功耗會讓整套系統以更低的溫度工作，讓其余系統組件的壓力更小，同時提高如上所述的系統壽命。低功耗通常不再需要風扇，讓系統更安靜地運行、實現更 小的機箱并降低執行和支持成本。低功耗結合內置到硅自身中的能源管理技術還緩解了軟件工程師的負擔，讓他們為管理系統功耗進行更多的開發成熟應用程序和技 巧的任務。
　　（3） 長期可用性：PC 在特定的型號/配置中，通常可用時間為 9-12 個月。相反，許多嵌入式系統的可用時間為 5 年或更久。對于使用壽命為 5 年或更久的大型部署，PC 平臺配置可能必須在該時間段內更改數次，需要預先購買附加系統，或產生在整個部署壽命內支持和保持多種系統配置的額外費用。而嵌入式系統的長期可用性允許 一種系統配置用于在整個部署壽命內購買替代品，從而簡化并降低與庫存、支持和介質維護以及大規模部署相關的成本。
　　數字標志示例：與上一代的嵌入式系統不可同日而語
　　隨著基于互聯網的應用程序和服務（包括云計算的出現）的持續擴展，以及消費者需要豐富的多媒體體驗，今天許多嵌入式系統正在用于高度交互、高度連接、視覺模擬以及在許多情況高度移動的應用程序中。
　　數字標志應用程序是嵌入式系統日益普及的不錯例子。服務于教育、零售和接待等廣泛的市場需求，在任何地方都能發現它們的身影，包括學校、機場、大型購物中心和酒店等等。
　　數字標志系統的尺寸和功能集可能千差萬別，但通常具有以下共性：
　　（1） 一個媒體播放器，能播放預先錄制的或實時視頻（通常為高清）、flash 動畫、2D/3D 圖形、text ticker、Microsoft? PowerPoint 文件、RSS feed、基于網絡的最新內容和視頻等等。
　　（2） 支持多種靈活的顯示配置和各種顯示接頭類型，如 VGA、LVDS、DVI 和 HDMI 等等。
　　（3） 聯網功能，包括 WiFi 和 LAN：許多設備單獨操作，但大部分通常聯網到一臺管理內容和軟件更新的集中服務器。
　　（4）用于媒體播放列表的本地存儲的硬盤驅動器。