在線仿真器（ICE）是使用硬件設備或在線仿真器來調試嵌入式系統的軟件。它通過使用一個具有額外功能的處理器來支持調試操作，以及執行系統的主要功能來運作。特別是對于處理器有限的舊系統，這通常涉及到用硬件仿真器暫時取代處理器：一個更強大但更昂貴的版本。從歷史上看，它是以一個綁定的處理器的形式出現的，該處理器有一些內部信號被帶出來用于調試目的。這些信號提供了關于處理器狀態的信息。最近，這個術語還包括基于JTAG的硬件調試器，它使用標準生產芯片上的片上調試硬件提供同等的訪問。使用標準芯片而不是定制的捆綁版本使該技術無處不在，價格低廉，并消除了開發和運行環境之間的大部分差異。在這種常見的情況下，在線仿真器這個術語是一個錯誤的名稱，有時會引起混淆，因為不再涉及仿真。嵌入式系統給程序員帶來了特殊的問題，因為它們往往缺乏鍵盤、顯示器、磁盤驅動器和其他存在于計算機上的用戶界面。這些缺陷使得在線軟件調試工具對許多常見的開發任務至關重要。

在線仿真器（ICE）提供了一個進入嵌入式系統的窗口。程序員使用仿真器將程序加載到嵌入式系統中，運行它們，緩慢移動它們，并查看和改變系統軟件使用的數據。仿真器之所以被稱為仿真器，是因為它模擬（模仿）了嵌入式系統中計算機的中央處理單元（CPU）。傳統上，它有一個插頭，可以插入通常放置CPU的集成電路芯片的插座。大多數現代系統直接使用目標系統的CPU，有特殊的基于JTAG的調試訪問。仿真處理器，或用JTAG直接訪問它，讓ICE做任何處理器能做的事情，但在軟件開發者的控制下。ICE將計算機終端或個人計算機（PC）連接到嵌入式系統。終端或PC為程序員提供一個交互式的用戶界面，以調查和控制嵌入式系統。例如，傳統的做法是有一個帶有圖形窗口界面的源代碼級調試器，通過JTAG適配器（仿真器）與沒有GUI的嵌入式目標系統進行通信。值得注意的是，大多數嵌入式系統在其程序失敗時只是變成了磚頭。嵌入式系統往往缺乏檢測軟件故障跡象的基本功能，如內存管理單元（MMU）來捕捉內存訪問錯誤。如果沒有ICE，嵌入式系統可能非常難以開發，因為通常沒有辦法知道什么地方出了問題。有了ICE，程序員通常可以測試幾段代碼，然后將故障隔離到特定的代碼部分，然后檢查失敗的代碼并重寫以修復問題。在使用中，ICE為程序員提供了執行斷點、內存顯示和監控、以及輸入/輸出控制。除此以外，ICE可以通過編程尋找任何范圍的匹配標準來暫停，試圖確定故障的來源。大多數現代微控制器使用微控制器制造版本上提供的資源進行設備編程、仿真和調試功能，而不需要目標微控制器的單獨特殊仿真版本（即綁定）。雖然這是一個具有成本效益的方法，因為ICE單元只管理仿真，而不管理目標微控制器的實際仿真，但必須作出權衡，以保持制造時的低價格，同時為（相對較少的）仿真應用提供足夠的仿真功能。

幾乎所有的嵌入式系統都有一個硬件元素和一個軟件元素，它們是分開的，但又緊密地相互依賴。ICE允許軟件元素在它要運行的硬件上運行和測試，但仍然允許程序員輕松地幫助隔離有問題的代碼，如源碼級調試（顯示最初編寫的程序）和單步走（允許程序員逐步（運行程序以查找錯誤）。大多數ICE由一個適配器單元組成，位于ICE主機和被測系統之間。一個連接器和電纜組件將適配器連接到實際的中央處理單元（CPU）或安裝在嵌入式系統中的微控制器插座。最近的ICE使編程人員能夠通過JTAG或背景調試模式接口（BDM）訪問集成在CPU中的片上調試電路，以調試嵌入式系統的軟件。