嵌入式系统 硕士课程课件.pdf

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1、如人的灵魂，掌控着所有硬件的操作模式。通过优异的操作系统嵌入式硬件系统以及应用程序，把硬件功能发挥到及至。嵌入式系统软件部分杨剑锋如人的手、脚、头脑及感觉神经等部位，掌控了嵌入式系统的先天功能。如运算能力和扩展功能等。嵌入式系统硬件部分21嵌入式微处理器的发展ó初期的划分：ó以处理器的位数来划分–一般用途型（仅包含单纯的CPU）4位8位16位32位64位–单片机控制器型（将CPU、ROM、RA单片机型TMS10008048/49/508096/97ARMMIPS64M、I/O做在一芯片上）COPS8

2、051/5268200RISCCORECORE6801/04/05Z8MIPS32CORE一般用途400480856809808680386Pentium型4040Z8065028028680486II/III68028018668000/10/20/30/40Z8000341.1四位及八位嵌入式系统微处理器ó不同等级的处理器应用：嵌入式处理器应用产品4位遥控器相机防盗器玩具简易计量表等8位电视游戏机空调传真机电话录音16位手机摄象机录象机各种多媒体应用32位MODEM掌上电脑路由器数码相机GPRS

3、网络家庭64位高级工作站新型电脑游戏机各种多媒体应用5611.216位以上嵌入式系统微处理器1.3协处理器（Co-processor）óIntel推出的协处理器及其搭配的X86架构微处理器名协处理器名Intel8080Intel8087Intel80286Intel80287Intel80386SXIntel80387Intel80486SXIntel80487781.4RISC和CISCCISC计算机计算机自40年代中叶问世以来，其体系结构的ó复杂指令集计算机(ComplexInstruction

4、SetComputer发展经历了：–背景:存储资源紧缺,强调编译优化–增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一简单→复杂→极其复杂→简单→复杂→极其复杂些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现。910CISC的特点CISC的主要缺点ó指令使用频度不均衡。ó为节省存储空间，强调高代码密度，–高频度使用的指令占据了绝大部分的执行时间，扩充的复杂指令往往是低频度指令。ó指令格式不固定，指令可长可短，操作数可多可少；ó大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺ó寻址方式复杂多样，操作数

5、可来自寄存器–VLSI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，也可来自存储器；度提高。(微码的存控速度比CPU慢5-10倍)。ó采用微程序控制，执行每条指令均需完成ó软硬功能分配一个微指令序列；–复杂指令增加硬件的复杂度，使指令执行周期大大加长，óCPI>５，指令越复杂，CPI越大。直接访存次数增多，数据重复利用率低。ó不利于先进指令级并行技术的采用11122RISC基本设计思想RISC精华:减少指令平均执行周期数ó减小CPI:CPUtime

6、=Instr_Count*CPI*óCPUtime=IC*CPI*CCClock_cycle–ICRISC>ICCISC,30%---40%ó精简指令集:保留最基本的,去掉复杂、使用频–CCRISC

7、Store结构提出：CDC6600(1963)--óSUN公司的SPARC(1987)CRAY1(1976)óMIPS公司的SGI:MIPS(1986)óRISC思想最早在IBM公司提出，但不叫RISC，óHP公司的PA-RISC,IBM801处理器是公认体现RISC思想的机器。óIBM,Motorola公司的PowerPCó1980年，Berkeley的Patterson和Dizel提出óDEC、Compac公司的AlphaAXPRISC名词，并研制了RISC-Ι,Π实验样机。óIBM的RS600

8、0(1990)第一台SuperscalarRISCó1981年Stenford的Hennessy研制MIPS芯片。机ó85年后推出商品化RISC:MIPS1(1986)和SPARCV1(1987)15161.5数字信号处理器(DSP)ProcessabilityÆNewApplicationsnó乘法与加法运算∑XYiii=1MIPSó离散傅立叶变换(DFT)10,000Pentium®IVPentium®IIIó离散余弦变换(DCT)1,000Pentium®IIP