嵌入式系统与单片机部分资料

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1、嵌入式系统与单片机、PC相比的优势l采用32位RISC嵌入式微处理器和实时操作系统组成的嵌入式控制系统，与传统基于单片机的控制系统和基于PC的控制方式相比，具有以下突出优点：u性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到200MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中；u实性性方面：嵌入式机控制器内嵌实时操作系统（RTOS），能够完全保证控制系统的强实时性；u人机交互方面：嵌入式控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面，这方面与PC机相比毫不逊色；u系统升级方面：嵌入式控制器可

2、为控制系统专门设计，其功能专一，成本较低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。嵌入式系统与单片机、PC机的区别l目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统（RTOS）的软件设计l单片机系统多为4位、8位、16位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂的运算及处理功能l嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软硬件流水设计l嵌入式系统设计的核心是软件设计（占70%左右的工作量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同嵌入式系统¹单片机系统l嵌入式系统一般是专用系统，而PC是通用计算平台l嵌入

3、式系统的资源比PC少得多l嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机大得多l嵌入式系统一般采用实时操作系统l嵌入式系统大都有成本、功耗的要求l嵌入式系统得到多种微处理体系的支持l嵌入式系统需要专用的开发工具CISC和RISCCISC：复杂指令集（ComplexInstructionSetComputer）具有大量的指令和寻址方式8/2原则：80%的程序只使用20%的指令大多数程序只使用少量的指令就能够运行。RISC：精简指令集（ReducedInstructionSetComputer)在通道中只包含最有用的指令确保数据通道快速执行每一条指令使CPU硬件结构设计变得更为

4、简单CISC的背景和特点l背景:存储资源紧缺,强调编译优化l增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的（微程序）指令系统来实现l为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指令可长可短，操作数可多可少l寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器l采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列（微程序）lCPI>５，指令越复杂，CPI越大。微指令序列:一条机器指令的功能是用许多条微指令组成的序列来实现的，这个微指令序列通常叫做微程序CISC的主要缺点l指令使用频度不均衡。l高频度使用的指令占据了绝大部分的执行

5、时间，扩充的复杂指令往往是低频度指令。l大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺lVLSI的出现，使单芯片处理机希望采用规整的硬联逻辑实现，而不希望用微程序，因为微程序的使用反而制约了速度提高。(微码的存控速度比CPU慢5-10倍)。l软硬功能分配l复杂指令增加硬件的复杂度，使指令执行周期大大加长，直接访存次数增多，降低了CPU性能。l不利于先进指令级并行技术的采用l流水线技术RISC基本设计思想l减小CPI:CPUtime=Instr_Count*CPI*Clock_cyclel精简指令集：保留最基本的,去掉复杂、使用频度不高的指令l采用Load/Sto

6、re结构，有助于减少指令格式，统一存储器访问方式l采用硬接线控制代替微程序控制CPU从指令集的特点上可以分为两类：CISC和RISC。我们所熟悉的Intel系列CPU就是CISC的CPU的典型代表。那么，RISC又是什么呢？RISC是英文ReducedInstructionSetComputer的缩写，汉语意思为"精简指令系统计算机"。相对应的CISC就是"复杂指令系统计算机"的意思。　　随着大规模集成电路技术的发展，计算机的硬件成本不断下降，软件成本不断提高，使得指令系统增加了更多更复杂的指令，以提高操作系统的效率。另外，同一系列的新型机对其指令系统只能扩充而不

7、能减去旧型机的任意一条，以达到程序兼容。这样一来，指令系统越来越复杂，有的计算机指令甚至达到数百条。人们就称这种计算机为CISC（ComplexInstructionSetComputer）。如IBM公司的大、中型计算机，Intel公司的8086、80286、80386微处理器等。　　日益庞大的指令系统不仅使计算机研制周期变长，而且还有难以调试、难以维护等一些自身无法克服的缺点。于是，RISC的概念就应运而生，在1983年，一些中、小型公司开始推出RISC产品。　　RISC并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。

8、RISC机