浙江大学嵌入式课件--嵌入式系统2.ppt

1、嵌入式硬件系统，浙江大学计算机学院陈天洲，2005年3月，2，嵌入式系统硬件部分，嵌入式系统软件部分，如人的灵魂，特罗尔所有硬件的操作模式。 凭借卓越的执行操作系统和应用程序，充分发挥硬件功能。 人的手、脚丫子、头、感觉神经等部位特罗尔着嵌入式系统的先天性功能。 运算能力和高级特征等。 3， 1嵌入式微处理器的发展，初期划分：一般用途型(仅含简单的电脑CPU )单片单片机型(将电脑CPU、ROM、RAM、I/O提高到1个芯片上)，4，按处理器的二进制位数划分，5，1.3协处理器(Co-processor )， 因特尔发布的协处理器及其组合的X86体系结构，9，9， 1.4 RISC和CISC，

2、计算机自40年代中叶问世以来，其体系结构的发展经验：简单、复杂、极其复杂，10，ciss复杂指令定径套计算机(Complex Instruction Set Computer背景： ) 强调编译优化增强指令功能，设定一些功能复杂的指令，将一些软件实现的常用功能变为硬件指令系统来实现。 11、CISC的特点是强调高查询密码密度，节省存储空间，指令格式不固定，指令可以长也可以短，指令也可以多。 寻址方式复杂多样，命令要采用可以从暂存器或从存储器进行的微编程控制，每次执行各指令时都需要完成微指令序列的CPI，如果指令复杂，则原来如此CPI变大。12、CISC的主要缺点，指令使用频率不均衡。 高频率使

3、用的指令占执行时间的大部分，扩展的复杂指令多为低频率指令。 单芯片处理器希望用规则的硬链接逻辑实现，但不希望使用微编程，因为大量复杂指令的控制逻辑不规则，不适合VLSI过程VLSI的出现。 使用微编程反而制约了速度的提高。 (微查询密码的内存控制速度比电脑CPU慢5-10倍)。 软硬功能分配复杂的指令增加了硬件的复杂性，大大延长了指令执行周期，增加了直接网站数据库次数，降低了数据的再利用率。 不利于采用先进指令级并行技术，13、RISC基本设定纠正思想、CPI 3: 电脑CPU time=instr _ count * CPI * clock _ cycle缩小命令定径套3360保留最基本的，

4、 去除复杂且不常使用的集成mechaness方法采用硬合十礼层控制代替微编程控制，14，RISC引擎：减少命令平均执行周期数，电脑CPUtime=IC *CPI *CC ICRISC IC CISC， 30 %-40 % cc RISC CCC isc CPI RISC CPI CISC的差距缩小了超标量、超流水线、VLIW等系统结构，以减小CPI，使CPI、15、RISC的提出和发展成为可能为目标，提出了Load/Store结构： CDC 在1980年，Berkeley的Patterson和Dizel提出了RISC名词，开发了RISC-、试验机。 1981年Stenford的Hennessy

5、开发了MIPS芯片。85年后生产的RISC: MIPS1(1986 )和SPARC V1(1987 )、16、高性能RISC处理器的典型，SUN公司的SPARC(1987) MIPS公司的sgi:mips(1987 )发售的摩托罗拉公司的Compac公司的Alpha AXP IBM的RS6000(1990 )第一个Superscalar RISC功能，17，1.5数字信号处理器(DSP )，乘法和加法离散傅里叶变换(DFT )离散馀弦变换(DCT ) finiteimpluseresponesfice SOC- systemonchipcpudspusbtcp/ipgprsgsmieee 13

6、94 bluetoochsoc的优点：改变内部工作电压，减少电功耗，减少芯片的外部大头针数，简化制造过程，减少外围驱动和电路板之间的信号传输提高速度内置的线路是外部电路基板在信号传达时引起的干扰作用，20，2.1 SOC的设定修正开发，21，SOC System on Chip的概要，狭义上是情报系统的芯片集成，将系统集成在一个芯片上广义上， SOC从单个芯片功能的不简单的整个系统的功能和性能出发，使用软硬耦合的设置纠正和鉴定法，使用IP复用和深度次微米技术，在一个芯片上实现复杂功能的SOC是ASIC (专用集成电路) 对设置修订方法学方面的新技术22，sooc综合系统的需求也在提高，SoC销

7、货收入从2002年的136亿美元增加到2007年的347亿美元，预计年生长率将超过20%。 从技术水平来看，以下方面推动了SoC技术的发展微电子技术创新和计算机性能大幅度提高综合开发工具自动化和智能化使硬件描述语言不断提高，23、SoC芯片设置修订中的IP模块、SoC设置修订基础是IP(Intellectual Property )复用技术现有的IC电路将模块形式的IC模块称之为IP模块IP模块，通过模块的形式调用这些个可重用的IC模块进行修改、验证，并且是具有某种确定能力的IC集成电路、数据老虎钳或零配件。 软件IP核心、固件IP核心、硬件IP核心、24、SoC的发展重点、男低音结构和互联互

8、通技术软件、硬件协同设置修订技术i3种SoC具有的优点、电功耗降低：电子随着携带化的发展，对其省电的需求大幅提高，SoC产品多采用内部信号的传输，因此能够大幅降低电功耗。 紧凑化：通过将多个IC整合为一个SoC，可以有效地缩小电路基板上的占有面积，实现轻量、紧凑的特征。 丰富的系统功能：随着微电子学技术的发展，在同一内部空间内，SoC可以整合更多的功能零配件和组件，丰富系统功能。 高速化：随着芯片内部信号传输距离的缩短，信号传输效率提高，产品性能提高。 削减成本：理论上，IP模块的出现可以减少研发成本，减少研发时间，适度节约成本。 然而，在实际应用中，由于芯片结构的复杂性增加，所以测试成本增加

9、，生产成材率也可能降低。、26、3整和型嵌入式处理器，目前嵌入式处理器根据其架构分为5种ARM MIPS POWER PC X86 SH系列、27、28、 3.1 ARM的ARM RISC处理器ARM 7 Thumb系列ARM 9 Thumb系列可归类为arm 10 thumb 30，3.2 Intel strong arm，strong arm 110 strong arm 1100 strong arm 1110 s 32，3.3德克萨斯设备TMS320 DSP处理器， 基于TMS 320 3.4飞利浦公司的Trimedia、34、3.5德州仪器OMAP处理器、35、3.6英特尔的Xsca

10、le结构处理器、与ARM V5TE架构兼容的ARM V5TE ISA命令定径套(不通讯端口浮点命令定径套)， 处理器核心周围有指令和数据内存管理单元指令、数据和微小数据高速缓存区写入缓冲区、挂起缓冲区和分支目标缓冲区电源管理性能监视调整JTAG用户针织面料和协处理器接口MAC核心存储器男低音、36 Thin Clients，Network Devices， 办公自动化，Kiosk/ATM，game平台，工业自动化，嵌入式DDD网关/媒体存储，英特尔架构英特尔xscale 自1986年R2000处理器上市以来，40不断改变了MIPS的策略，重点放在嵌入式系统上。 1999年，MIPS发布了MIP

11、S32和MIPS64的体系结构标准，集成了所有原始MIPS指令定径套，并增加了更多强大的功能。 此后，MIPS相继研发出高性能、低电功耗的32位色和64二进制位的处理器内核。 41、MIPS的32位色内核中的4K系列支持SOC应用程序设置修订M4K系列内核是为新一代家电、网络和宽带应用程序中越来越受欢迎的多电脑CPU SOC而修订的4KE系列是当前的32位色通用嵌入式处理器4KS系列采用特殊的SmartMIPS体系结构，特别适用于网络、智能车定等需要安全数据传输的领域。Pro Series系列凭借其独特的CorExtend技术，为SOC设置纠正提供了前所未有的灵活性除了CorExtend技术之

12、外，24K系列还针对Java和格拉夫快速应用程序进行了特别优化。 5K和20Kc系列属于MIPS的64二进制位内核5K能够提供1.4DMIPS/MHz的性能和最低350MHz的运行速度。 20Kc是目前最快的可授权嵌入式处理器核心。 一般而言，其工作在600MHz，具有7级输油管道的20Kc核，并且可提供1.2GFLOPS的峰值浮点运算能力。 在42、43、嵌入式处理器市场上，基于MIPS核心的处理器数量相当可观，2002年，商品发货了8700万枚采用MIPS核心的嵌入式处理器。 市场份额仅次于ARM位居世界第二。 例如在现在急速成长的Cable Modem、DSL Modem、DVD录像机等

13、领域中，MIPS的市场份额成为掌门人。 MIPS的钟点工器有AMD、IDT、NEC、TI、SONY等多家厂商，还有44，3.8摩托罗拉的DragonBall VZ、45，3.9 alchemy处理器，AMD公司收购了alchemyssony的MIPS公司便携式解老虎钳、VoIP解老虎钳和nas us针织面料AMD Alchemy处理器系列包括四种类型： Au1000、Au1100、Au1500和Au1550，以及46、47和3。 摩托罗拉半导体(现称Freescale半导体)是IBM和苹果电脑，48，49， 配合3.11X86架构，英特尔x86架构AMD最新的x86架构嵌入式处理器产品是采用G

14、eode系列处理器Geode GX DB533的3.12 SH架构，sh (超高) 系列由前日立半导体公司(现Renesas公司)推出的嵌入式处理器SH系列的电脑CPU指令格式固定，长度为1个字，大部分指令只需1个周期即可完成，即使是复杂的乘法指令，也需要2个时钟周期来克服内存网站数据库的瓶颈，因此super h lolo 存储)结构，片内设置高速缓存区，减少对内存的网站数据库时间，51，1999年底，SH系列的修订产量达到1亿1800万张。SH系列上市后，使用量最多的是工业，占总量的36%，第二位是办公自动化，占总量的26%； 第三位是消费领域。其次是通讯领域。 另外，车载导航仪、定位、操纵

15、系统也是SH系列的小市场。 在美国，SH系列占有很大的市场份额，52、53、4男低音，男低音的主要残奥仪表是男低音带宽男低音的二进制位宽度男低音的工作摇滾乐频率，54、4.1isa，IBM公司1981年上市的基于8位机PC/XT的总线，被称为PC总线。 IBM公司于1984年上市了16二进制位PC/AT，其男低音被称为AT男低音。 但是，IBM公司从未公布过AT男低音的规格。 Intel、IEEE和EISA共同开发出了与IBM/AT原装机男低音意义相近的ISA男低音，即8/16二进制位的“工业标准结构”(isa-industrystandardarchitecture )男低音。 55，4.2 pci，1991年下半年，英特尔公司首先提出了PCI的概念。 与IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司合作建立PCI集团， 其英语全部被称为“peripheralcomponentinterconnectspecialinterestgroup”的飞利浦，内部IC控制用简单的双向双线串行男低音I2C(inter IC男低音)，57， 4.4PC104、pc104是专门定义为嵌入式控制的工业控制男低音，基本上紧凑的IEEE-P996 PC104有两个版本，8 PC104PLUS对应于PCI男低音