嵌入式系统与软件2课件

嵌入式系统硬件1嵌入式硬件系统组成嵌入式系统的硬件是以嵌入式微处理器为核心主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成2嵌入式微处理器的体系结构嵌入式微处理器体系结构可采用冯•诺依曼(VonNeumann)结构或哈佛(Harvard)结构冯•诺依曼结构：指令和数据存放在同一存储器中，数据线与指令线分时复用，取指令和取数据不能同时进行，速度受限。哈佛结构：指令和数据存放在不同的存储器中，指令计数器PC只指向指令存储器，而不指向数据存储器，数据线和指令线分离，因此取指和取数据可同时进行，速度较快。3嵌入式微处理器的指令系统指令系统可采用精简指令集系统RISC或复杂指令集系统CISC5类别CISCRISC指令系统指令数量很多相对较少执行时间有些指令执行时间很长，如整块的存储器内容拷贝；或将多个寄存器的内容拷贝到存贮器多为单周期指令编码长度编码长度可变，1-15字节编码长度固定，通常为4个字节寻址方式寻址方式多样寻址方式较简单操作可以对存储器和寄存器进行运算和操作仅Load/Store指令可以对存储器进行操作，其余指令只能对寄存器进行运算和操作编译难以用优化编译器生成高效的目标代码程序采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序6嵌入式微处理器经过近20年的发展，嵌入式微处理器的集成度、主频、位数都得到了提高

20世纪80年代中后期20世纪90年代初期20世纪90年代中后期21世纪初期制作工艺1-0.8m0.8-0.5m0.5–0.35m0.25-0.13m主频<33MHz<100MHz<200MHz<600MHz晶体管个数>500K>2M>5M>22M位数8/16bit8/16/32bit8/16/32bit8/16/32/64bit7嵌入式微处理器分类按用途来分，嵌入式微处理器可分为四种：嵌入式微处理器：由通用计算机的CPU演变而来，不同的是只保留了和嵌入式以后能够用紧密相关的功能硬件，去除了其他冗余功能，并配上了必要的外围扩展电路，减小了体积和功耗。嵌入式微控制器：又称单片机，一般以一种微处理器为核心，片内集成了ROM、EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时器、计数器、I/O等。嵌入式DSP处理器：专用于数字信号处理，采用哈佛结构，采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对FFT（快速傅立叶变换）的专门优化。嵌入式片上系统SoC：又系统级芯片，在一个硅片上实现了一个更为复杂的计算机系统。9嵌入式微处理器的特点基础是通用微处理器与通用微处理器相比其区别：体积小、重量轻、成本低、可靠性高功耗低工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面增强10嵌入式微处理器的特点集成度高（HigherIntegration）嵌入式微处理器除了集成CPU核心、Cache、MMU、总线等部分外，还集成了各种外部接口和设备，如中断控制器、DMA、定时器、UART(通用异步收发器，功能：将计算机内部传送的并行数据转换为输出的串行数据流，而将外部送来的串行数据流转换为字节，供计算机使用)等。这符合嵌入式系统的低成本和低功耗的需求，一块单一的集成了大多数需要的功能块的芯片价格更低，功耗更少。11集成外围逻辑芯片目前有两种方式:

单芯片方式（SingleChip）：如44B0X是用于终端类应用的

芯片组方式（ChipSet）：由微处理器主芯片和一些从芯片组成。主芯片提供计算和基本外围设备的控制功能，从芯片加入了新的接口(LCD控制器、红外线接口、触摸屏功能块等)。嵌入式微处理器的特点13体系结构(Architecture)算术格式（ArithmeticFormat）：大多数的嵌入式微处理器使用定点算法（fixed-pointarithmetic），这样的芯片比浮点版本的芯片便宜。当嵌入式系统中需要使用浮点运算时，可采用软件模拟的方式实现浮点运算。嵌入式微处理器的特点14体系结构(Architecture)功能单元（FunctionalUnits）:

大多数的嵌入式微处理器包括不只一个功能单元，典型的是包含一个ALU(算术逻辑单元，用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作)、移位器和MAC（乘加运算）处理器通常用一条指令完成乘法操作。流水线（Pipeline）:

现在某些嵌入式处理器中同样采用了分支预测技术。嵌入式微处理器的特点15功耗和管理(PowerConsumptionandManagement)

在嵌入式系统中功耗是很重要的问题，须仔细考虑。大多数嵌入式系统有功耗的限制(特别是电池供电的系统)，它们不支持使用风扇和其他冷却设备。嵌入式微处理器采用不同的技术来降低功耗:降低工作电压：1.8v甚至更低提供不同的时钟频率：通过软件设置关闭暂时不使用的功能块提供功耗管理机制嵌入式微处理器的特点17具有功耗管理的处理器可以处于如下模式之一:

运行模式（RunningMode）：处理器处于全速运行状态下。待命模式(StandbyMode)：处理器不执行指令，所有存储的信息是可用的，处理器能在几个周期内返回运行模式。时钟关闭模式（clock-offmode）：时钟完全停止，要退出这个模式系统需要重新启动。嵌入式微处理器的特点18影响功耗的其他因素还有:总线:特别是总线转换器，可以采用特殊的技术使它的功耗最小存储器的大小:如果使用DRAM，它需要不断的刷新为了使功耗最小，总线和存储器要保持在应用系统可接受的最小规模。嵌入式微处理器的特点19主流的嵌入式微处理器目前主流的嵌入式微处理器系列主要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列、SuperH系列和X86系列等。属于这些系列的嵌入式微处理器产品很多，有上千种以上。21EmbeddedRISCProcessorShipments

嵌入式RISC处理器付运量Units(millions)单位：百万Source:AndrewAllison,InsideTheNewComputerIndustry,January2001资料来源：AndrewAllison机构2001年1月的报告《InsideTheNewComputerIndustry》22RISCCPU市场2000RISCTotalUnits539million2000年RISC总付运量为5.39亿ARM57.8%1999Source:AndrewAllison,InsideTheNewComputerIndustry,January2001资料来源：AndrewAllison机构2001年1月的报告《InsideTheNewComputerIndustry》23x86系列：比较25x86系列：比较（续）26V6V5TEV4TV4V5TEJARM7StrongARMARM7TDMIARM920TARM946EARM1020EXScaleARM926EJARM10xxEJSecurCoreRoadmap概图ARM微处理器29ARM微处理器经过近20年的发展，ARM体系结构已经发展得日趋成熟，功能也越来越强，应用领域也越来越广泛

从最初到现在，已经有五个主要的版本：ARMv1、ARMv2、ARMv3、ARMv4、ARMv5。ARMv1系列的CPU主要还是作为研究之用。后面几种都得到了较为广泛的应用，特别是ARMv4系列的CPU目前仍然是ARM芯片的主要开发版本30ARMV1支持基本数据运算指令，但不支持乘法指令支持字节、字、多字的数据读写指令支持分支指令，包括branch-and-link（带连接的分支）指令以用于函数调用支持软中断指令，可以用于OS的系统调用寻址空间为26bits31ARMV2

ARMv2除了支持ARMv1的指令外还扩展了:乘法和乘法累加指令提供协处理器支持在FIQ模式提供多个影子寄存器提供原子性的load-and-store指令―SWP(单一数据交换,传送一个字)和SWPB

（单一数据交换,传送一个字节）FIQ：快速中断模式，用来处理发起快速中断的外设。IRQ和FIQ之间的区别是对于FIQ你必须尽快处理你事情并离开这个模式。IRQ可以被FIQ所中断但IRQ不能中断FIQ。32ARMV3提供32bits的寻址空间增加了CPSR（当前程序状态寄存器）和SPSR（当前程序状态寄存器的影子寄存器）寄存器除与ARMv2的指令兼容外，还提供了MRS（传送状态标志到一个寄存器）和MSR（传送一个寄存器的内容到状态标志）用于存取CPSR和SPSR增加了两种CPU模式：Abort和Undefined33ARMV4

ARMv4除了支持ARMv3的指令外还扩展了:

支持halfword的存取支持byte和halfword的符号扩展读支持Thumb指令(ARM指令压缩形式的子集)

提供Thumb和Normal状态的转换指令进一步明确了会引起Undefined异常的指令对以前的26bits体系结构的CPU不再兼容34ARMV5在ARMv4基础上增加了下列功能：

改进了Thumb和Normal状态的切换效率增加了

count-leading-zeros指令增加了软件断点指令增加了协处理器指令的可选范围更明确了乘法指令对标志寄存器的设置35ARM微处理器目前ARM处理器主要有5大系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、SecurCore此外还有与Intel合作实现的StrongARM和XScale处理器，性能从30MIPS到120MIPS不等。36系列相应产品性能特点ARM7系列ARM7TDMIARM7TDMI-SARM720TARM7EJ三级流水性能：0.9MIPS/MHzARM9系列ARM9TDMIARM920TARM922TARM940T五级流水，硬核（HardIPCore）性能：1.1MIPS/MHzARM9E系列ARM966E-SARM946E-SARM926EJ-S五级流水，软核（SoftIPCore），支持浮点操作性能：1.1MIPS/MHzARM10系列ARM1022EARM1020E6级流水，硬核，支持高性能浮点操作，双64位总线接口，内部64位数据通路。性能：1.25MIPS/MHz37固化宏单元（硬核）ARM920TARM7TDMIARM720TARM1022E可综合内核（软核）ARM926EJ-SARM7TDMI-SARM1026EJ-S测试芯片ARM10200E38指令流水线为增加处理器指令流的速度，ARM系列使用流水线。允许多个操作同时处理，而非顺序执行。PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令FetchDecodeExecute从存储器中读取指令解码指令中用到的寄存器寄存器读（从寄存器Bank）移位及ALU操作寄存器写（到寄存器Bank）PC PCPC-4 PC-2PC-8 PC-4ARM Thumb39最佳流水线该例中用6个时钟周期执行了6条指令所有的操作都在寄存器中（单周期执行）指令花费的平均周期数(CPI)=1

操作周期 1 2 3 4 56ADDSUBMOVANDORREORCMPRSBFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetch40ARM920TARM920T基于ARM9TDMI核，ARM9TDMI核提供简单的总线接口，允许用户设计自己的Cache和存储系统，可以作为单独的核嵌入到目标系统。ARM处理器广泛采用AMBA总线结构41什么是TDMI?T——Thumb架构扩展，提供两个独立的指令集：ARM指令，均为32位Thumb指令，均为16位两种运行状态，用来选择哪个指令集被执行D——内核具有Debug扩展结构M——内嵌硬件乘法器I——EmbeddedICE

逻辑，支持片上断点和调试点。42ARM920T的结构框图43ARM920T的工作状态ARM状态：32位，执行字对准的ARM指令；Thumb状态：16位，执行半字对准的Thumb指令。44ARM920T的运行模式支持7种运行模式；运行模式可以通过软件控制改变；外部中断或异常处理也可以引起模式发生改变。45模式模式描述用户（User）ARM处理器正常的程序执行状态快速中断（FIQ）用于高速数据传输或通道处理外部中断（IRQ）用于通用的中断处理管理（Supervisor）操作系统保护模式数据访问中止（Abort）实现虚拟存储器和存储器保护系统（System）运行特权操作系统任务未定义（Undifined）支持硬件协处理器的软件仿真46共有37个32位寄存器：31个通过寄存器，包括程序计数器PC；6个状态寄存器。ARM920T的寄存器结构47ARM920T的存储系统地址空间ARM体系结构采用232个8位字节的单一、线性地址空间；每个字的地址是字对准的，地址低两位为00；字对准地址是A的字由地址A、A+1、A+2和A+3的4个字节组成。48ARM920T的存储系统存储器格式

ARM体系结构可以用两种方法存放数据，即大端格式和小端格式：大端格式：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址；小端格式：较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址。4950采用5级流水线：取指；译码；执行；访存；写回。ARM920T的流水线结构51MIPS系列MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器MIPS的意思是“无互锁流水级的微处理器”(Microprocessorwithoutinterlockedpipedstages)其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题MIPS处理器是由斯坦福（Stanford）大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的52MIPS系列1984年MIPS计算机公司成立1986年推出R2000处理器1988年推出R3000处理器1991年推出第一款64位商用微处理器R40001992年，SGI收购了MIPS计算机公司之后，该公司又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号的处理器。1998年，MIPS脱离SGI成为MIPS技术公司之后，其战略发生变化，把重点放在了嵌入式系统上。53MIPS系列1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础新的架构集成了所有原来的MIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。和ARM公司一样，MIPS公司本身并不从事芯片的生产活动（只进行设计），不过其他公司如果要生产该芯片的话必须得到MIPS公司的许可。54MIPS系列MIPS指令集体系ISA(MIPSInstructionSetArchitecture)从最早的MIPSIISA开始发展，到MIPSVISA，再到现在的MIPS32和MIPS64结构，其所有版本都是与前一个版本兼容的。在MIPSIII的ISA中，增加了64位整数和64位地址。在MIPSIV和MIPSV的ISA中增加了浮点数的操作等。55MIPS系列MIPS指令集体系ISA(MIPSInstructionSetArchitecture)MIPSIMIPSVMIPS32和MIPS64结构，其所有版本都是与前一个版本兼容的。MIPS32和MIPS64体系是为满足高性能、成本敏感的需求而设计的。MIPS32体系是基于MIPSII的,并从MIPSIII、MIPSIV和MIPSV中选择一些指令以增强数据和代码的有效操作。MIPS64体系是基于MIPSV并与MIPS32体系兼容的。56总线的基本概念总线是CPU与存储器和设备通信的机制，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。总线分类：按相对于CPU位置划分：片内总线或内部总线：连接CPU内部各主要功能部件片外总线：CPU与存储器（RAM和ROM）和I/O接口之间进行信息交换的通道按功能和信号类型：数据总线Dbus;地址总线Abus;控制总线Cbus;57总线的基本概念总线的主要参数总线宽度：又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位数。如16位总线就是具有16位数据传送能力。总线频率：总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。通常用MHZ表示总线带宽：又称总线的数据传送率，是指在一定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒最大传送数据量来衡量。总线带宽越宽，传输率越高

总线带宽=（总线宽度/8）X总线频率带宽单位：MB/s；如：总线宽度32位，频率66MHZ，则总线带宽=（32位/8位）*66MHZ=264MB/s58总线的基本概念一个微处理器系统可能含有多条总线。高速设备可以连到高速总线上低速设备可以连到低速总线上桥：总线互联的电路原因：

-数据宽度：高速总线通常提供较宽的数据连接

-成本：高速总线通常采用更昂贵的电路和连接器

-桥允许总线独立操作，这样在I/O操作中可提供某些并行性59存储器高速设备CPU低速设备低速设备桥高速总线低速总线多总线系统60嵌入式系统的总线嵌入式系统的总线一般集成在嵌入式微处理器中从微处理器的角度来看，总线可分为:片外总线:如PCI、ISA、AMBA的APB等片内总线:如AMBA的AHB和ASB、AVALON、OCP、WISHBONE等选择总线和选择嵌入式微处理器密切相关，总线的种类随不同的微处理器的结构而不同。61Processor-localbusMicro-processorCacheMemorycontrollerDMAcontrollerBridgePeripheralPeripheralPeripheralPeripheralbus

嵌入式系统总线62AMBA总线AMBA（AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture）是ARM公司研发的一种总线规范，目前为3.0版本。在AMBA总线规范中，定义了3种总线:AHB(AdvancedHigh-performanceBus)：用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割；可以有效地连接处理器、片上和片外存储器，支持流水线操作。ASB（AdvancedSystemBus）：也用于高性能系统模块的连接,由AHB总线替代；APB（AdvancedPeripheralBus）：用于较低性能外设的简单连接，一般是接在AHB或ASB系统总线上的第二级总线。63AMBA总线外部总线APB系统总线AHB测试接口ARMCPUSDRAMControlSRAMLCDControl桥并行接口串行接口TimerUART基于AMBA总线的典型系统64AHB总线AHB总线主要由主单元、从单元、仲裁器和译码器组成。AHB主单元:只有主单元可在任何时刻使用总线。AHB可以有一个或多个主单元。主单元可以是RISC处理器、DSP以及DMA控制器，以启动和控制总线操作。65AHB总线AHB从单元:可以响应（并非启动）读或写总线操作。总线的从单元可以在给定的地址范围内对读写操作进行相应的反应。从单元向主单元发出成功、失败信号或等待各种反馈信号。从单元通常是其复杂程度不足以成为主单元的固定功能块，例如外存接口、总线桥接口以及任何内存都可以是从单元，系统的其他外设也包含在AHB的从单元中。66AHB总线AHB仲裁器:用来确定控制总线是哪个主单元，以保证在任何时候只有一个主单元可以启动数据传输。一般来说仲裁协议都是固定好的，例如最高优先级方法或平等方法，可根据实际的情况选择适当的仲裁协议。AHB译码器总线译码器用于传输译码工作，提供传输过程中从单元的片选信号。67AHB总线一个典型的AHB总线工作过程，它包括以下两个阶段：地址传送阶段(addressphase)：它将只持续一个时钟周期。在HCLK的上升沿数据有效。所有的从单元都在这个上升沿来采样地址信息。数据传送阶段（dataphase）：它需要一个或几个时钟周期。可以通过HREADY信号来延长数据传输时间，当HREADY信号为低电平时，就在数据传输中加入等待周期，直到HREADY信号为高电平才表示这次传输阶段结束。68APB总线APB主要由APB桥和APB从单元（Slave）组成，APB桥是APB中唯一的主单元，是AHB/ASB的从单元。APB桥的接口信号如图所示69APB总线APB桥将系统总线AHB/ASB和APB连接起来，并执行下列功能：锁存地址并保持其有效，直到数据传送完成。译码地址并产生一个外部片选信号，在每次传送时只有一个片选信号（PSELx）有效。写传送（writetransfer）时驱动数据到APB。读传送（readtransfer）时驱动数据到系统总线AHB/ASB。传送时产生定时触发信号PENABLE。

70PCI总线嵌入式系统已开始逐步采用微机系统普遍采用的PCI总线，以便于系统的扩展。1991年Intel公司联合世界上多家公司成立的PCISIG协会是国际上微型机界的行业协会，它致力于促进PCI（PeripheralComponentInterconnect）总线工业标准的发展。PCI总线规范先后经历了1.0版、2.0版和1995年的2.1版。PCI总线是地址、数据多路复用的高性能32位和64位总线71PCI总线PCI是微处理器与外围控制部件、外围附加板之间的互连机构它规定了互连的协议、电气、机械及配置空间规范，以保证全系统的自动配置在电气方面还专门定义了5V和3.3V信号、环境2.1版本定义了64位总线扩展和66MHz总线时钟的技术规范。从数据宽度上看，PCI总线有32bit、64bit之分从总线速度上分，有33MHz、66MHz两种72PCI总线目前流行的是32bit@33MHz，而64bit系统正在普及中改良的PCI系统PCI–X，最高可以达到64bit@133MHz的数据传输速率。与ISA总线不同，PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的，支持即插即用(PlugandPlay)、中断共享等功能。分时复用的好处是一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。73PCI总线数据传输时，由一个PCI设备做发起者(主控、Initiator或Master)，而另一个PCI设备做目标(从设备、Target或Slave)。总线上所有时序的产生与控制都由Master来发起。PCI总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构，来决定谁有权拿到总线的主控权。74PCI总线32位PCI系统的管脚按功能来分有以下几类::(1)系统控制CLK：PCI时钟，上升沿有效；RST：Reset信号(2)传输控制FRAME#：标志传输开始与结束IRDY#：Master可以传输数据的标志DEVSEL#：当Slave发现自己被寻址时设置低电平应答TRDY#：Slave可以传输数据的标志STOP#：Slave主动结束传输数据；IDSEL：在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号。75PCI总线(3)地址与数据总线

AD[31::0]：地址/数据分时复用总线；

C/BE#[3::0]：命令/字节使能信号；

PAR：奇偶校验信号。(4)仲裁信号

REQ#：Master用来请求总线使用权；

GNT#：仲裁机构允许Master得到总线使用权(5)错误报告PERR#：数据奇偶校验错；SERR#：系统奇偶校验错。76CPCI总线为了将PCI总线规范用在工业控制计算机系统上，1995年11月PCI工业计算机制造者联合会（PICMIG）颁布了CompactPCI（以后简称CPCI）规范1.0版以后相继推出了PCI-PCIBridge规范、ComputerTelephonyTDM规范和User-definedI/Opinassignment规范1997年推出了CPCI2.0规范。简言之，CPCI总线规范=PCI总线的电气规范+标准针孔连接器（IEC-1076-4-101）+欧洲卡规范（IEC297/IEEE1011.1）。77CPCI总线目前在嵌入式PC、工控计算机及高端的嵌入式系统中已经开始大量采用CPCI接口，CPCI将逐步替代VME总线。CPCI总线工控机之所以被业界所青睐，是因为其既具有PCI总线的高性能又具有欧洲卡结构的高可靠性，是符合国际标准的真正工业型计算机，适合在可靠性要求较高的工业和军事设备上应用。CPCI总线工控机定义了两种板卡尺寸：3U（100mm×160mm）6U（233mm×160mm）78嵌入式系统的存储器存储器结构：目前较为复杂的嵌入式系统的存储结构如图所示。嵌入式微处理器Cache片内RAM和ROM主存：NorFlash、SRAM、DRAM等外存：NandFlash、DOC、CF、IDE等79嵌入式系统的存储器1．高速缓存Cache高速缓冲存储器中存放的是当前使用得最多的程序代码和数据，即主存中部分内容的副本。在嵌入式系统中Cache全部都集成在嵌入式微处理器内可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache不同的处理器其Cache的大小不一样一般中高档的嵌入式微处理器才内置Cache。80嵌入式系统的存储器1．高速缓存CacheCache命中：CPU每次读取主存时，Cache控制器都要检查CPU送出的地址，判断CPU要读取的数据是否在Cache中，如果在就称为命中Cache未命中：读取的数据不在Cache中，则对主存储器进行操作，并将有关内容置入Cache。写入方法：通写（WriteThrough）：写Cache时，Cache与对应内存内容同步更新。回写（WriteBack）：写Cache时，只有写入Cache内容移出时才更新对应内存内容。81嵌入式系统的存储器2．主存主存是处理器能直接访问的存储器，用来存放系统和用户的程序和数据。嵌入式系统的主存可位于处理器内和处理器外，片内存储器存储容量小、速度快，片外存储器容量大。可以做主存的存储器有：ROM类：NorFlash、EPROM、PROM等RAM类：SRAM、DRAM、SDRAM等82嵌入式系统的存储器静态随机存取存储器（SRAM）存储信息：六管基本存储电路典型芯片规格：2114（1KX4）6116（2KX8）6264（8KX8）62128（16KX8）62256（32KX8）A5A0A2A1CS-192114……1810VCCA9I/O1A6A4A3A7A8I/O2I/O3WE-符号引脚名A0~A9地址输入I/01~I/04数据输入/输出CS-片选WE-写允许VCC、GND电源、地83嵌入式系统的存储器动态随机存取存储器（DRAM）存储信息的基本单元（1位）电路可采用4管、3管和单管电路需要不断刷新（为维持动态存储单元所存储的信息，必须设法使信息再生，这即所谓的刷新）与SRAM不同的是：为节省外部引脚，同样容量的DRAM外部地址线引脚是SRAM一半DRAM采用行/列地址选通，将地址通过内部分成两路DRAM控制器：解决刷新和多路84SDRAM（SynchronousRAM）：CPU和RAM共享相同的时钟周期，以相同的速度同步工作基于双存储器结构，内含两个交错的存储阵列，读取效率得到成倍提高是DRAM中速度最快的一种嵌入式系统的存储器85嵌入式系统的存储器3．外存外存是处理器不能直接访问的存储器，用来存放用户的各种信息，容量大存取速度相对主存而言要慢得多，但它可用来长期保存用户信息。在嵌入式系统中常用的外存有：NandFlash、DOC（DiskOnChip）、CF（CompactFlash）、SD（SecureDigital）、MMC（MultiMediaCard）等。86嵌入式系统的存储器-电子盘电子盘采用半导体芯片来存贮数据，具有体积小、功耗低和极强的抗震性等特点。在嵌入式系统中普遍采用各种电子盘作为外存。常用的电子盘有：NandFlash、DOC、DOM、CF、SM、SD、MMC等1．NandFlashNandFlash是FlashMemory的一种。NandFlash可独立成为外存，也可组成其他各种类型的电子盘如USB盘、CF、SD和MMC存储卡等。87FlashMemoryFlashMemory的中文称为快闪存储器或快速擦写存储器。FlashMemory由Toshiba于1980年申请专利，并在1984年的国际半导体学术会议上首先发表。目前在FlashMemory技术上主要发展了两种非易失性内存一种叫NOR（逻辑或），是Intel于1988年发明的另一种叫NAND（逻辑与）是Toshiba于1999年创造的。88FlashMemoryNandFlash强调降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。目前有能力大规模生产NandFlash的只有少数厂家：Samsung、Toshiba、Sandisk、Fujitsu等，主要厂商是Samsung和Toshiba两家。NORFlash具有随机存储速度快、电压低、功耗低、稳定性高等特点，主要用于主存。NandFlash具有容量大、回写速度快、芯片面积小等特点，主要用于外存。89

NORNAND写入/擦除一个块的操作时间1～5s2～4ms读性能1200～1500KB600～800KB写性能<80KB200～400KB接口/总线SRAM接口/独立的地址数据总线8位地址/数据/控制总线，I/O接口复杂读取模式随机读取串行地存取数据成本较高较低，单元尺寸约为NOR的一半，生产过程简单，同样大小的芯片可以做更大的容量容量及应用场合1～64MB，主要用于存储代码8MB～1GB，主要用于存储数据擦写次数(耐用性)约10万次约100万次位交换(bit位反转)少较多，关键性数据需要错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法坏块处理无，因为坏块故障率少随机分布，无法修正90DOCDiskOnChip，简称DOC，是采用NandFlash芯片作为基本存贮单元，外加一些控制芯片，通过特殊的软硬件来操作的一种模块化、系列化的电子存贮装置。它采用了TrueFFS硬盘仿真技术对Flash进行管理，可以把Flash模拟成为硬盘。也正是因为采用了TrueFFS技术对数据在Flash中的读写操作进行管理，大大提高了DOC的写操作的次数，远远超过了普通Flash的写寿命，提高了Flash的可靠性。91DOMDOM是一种采用IDE接口的电子盘它可以直接插在IDE接口上，像硬盘一样方便地使用，而体积却比硬盘小很多。它最大的好处就是在没有DOC插槽或CF插槽的板卡上可以非常方便地使用电子盘来替代硬盘、软盘。92CompactFlashCompactFlash的诞生比较早，由最大的FlashMemory卡厂商之一美国SanDisk于1994年首次推出。大小仅为43mmx36mmx3.3mm。CompactFlash提供了完整的PCMCIA-ATA功能而且通过ATA/ATAPI-4兼容TrueIDE。和68针接口的PCMCIA卡不同，同样遵从ATA协议的CompactFlash的接口只有50针。93SmartMedia

SmartMedia是由东芝公司ToshibaAmericaElectronicComponents（TAEC）在1995年11月发布的FlashMemory存贮卡，三星公司在1996年购买了生产和销售许可，这两家公司成为主要的SmartMedia厂商。94