現今許多嵌入式系統設計皆同時運用微控制器技術及數位訊號處理（DSP）技術。控制應用需要有效率地處理位元層級的控制及狀態資訊，並且執行快速的中斷反應。行動通訊裝置倚賴DSP處理高速語音與影像處理作業，並運用微處理器管理使用者介面及其他一般處理作業。此類匯整型架構包括Freescale的DSP56800E及ARM的ARM11核心，其內部配備16位元加乘運算（MAC）指令及一套管線化微架構，其運作效能近似於傳統DSP的速度。

元件製造商為因應市場需求，將控制與資料面的處理功能整合至單一晶片。微控制器製造商進一步擴充其架構，並將之納入各種DSP功能，例如MAC加乘運算指令、多重匯流排與記憶體架構及特殊位址產生（special address generation）等。DSP製造商則在元件中加入各種功能，例如整合型週邊元件、中斷趨動的I/O、計時器及容量更大的外部記憶體，提供MCU所須具備的程式碼密度，為DSP帶來高效能與低耗電的效益。除了上述Freescale的DSP及ARM11等單核心方案外，德州儀器的OMAP系列元件也是雙處理器元件結合控制與訊號處理架構設計的最佳典範。

雖然處理架構不斷持續演變，但支援的即時作業系統（RTOS）在過去20年來卻始終不變。典型的即時作業系統以類似的模式運作，運用一套task-based執行模式，每個作業都有自己獨立的資源堆疊；先佔式多工、優先權限的作業排程；以一組服務用來管理事件、時序與記憶體、並於各作業流程之間移動資料以及處理中斷。
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