嵌入式硬件系统概论ppt课件.ppt

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1、嵌入式硬件系统概论嵌入式系统硬件部分嵌入式系统软件部分如人的灵魂，掌控着所有硬件的操作模式。通过优异的操作系统以及应用程序，把硬件功能发挥到及至。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。21嵌入式微处理器的发展初期的划分：一般用途型（仅包含单纯的CPU）单片机控制器型（将CPU、ROM、RAM、I/O做在一芯片上）3以处理器的位数来划分4位8位16位32位64位单片机型TMS1000COPS8048/49/508051/526801/04/05Z88096/9768200ARMRISCCOREMIPS32COREMIPS64CORE一般用

2、途型4004404080856809Z806502680280868028680186Z8000803868048668000/10/20/30/40PentiumII/III4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51.1四位及八位嵌入式系统微处理器61.216位以上嵌入式系统微处理器71.3协处理器（Co-processor）Intel推出的协处理器及其搭配的X86架构微处理器名

3、协处理器名Intel8080Intel8087Intel80286Intel80287Intel80386SXIntel80387Intel80486SXIntel8048781.4RISC和CISC计算机自40年代中叶问世以来，其体系结构的发展经历了：简单复杂极其复杂简单复杂极其复杂9CISC计算机复杂指令集计算机(ComplexInstructionSetComputer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。10CISC的特点为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指令可长

4、可短，操作数可多可少；寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器；采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列；CPI>５，指令越复杂，CPI越大。11CISC的主要缺点指令使用频度不均衡。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。大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺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度提高。(微码的存控速度比CPU慢5-10倍)。软硬功能分配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，数据重复利用率低。不利于先进指令

5、级并行技术的采用12RISC基本设计思想减小CPI:CPUtime=Instr_Count*CPI*Clock_cycle精简指令集:保留最基本的,去掉复杂、使用频度不高的指令采用Load/Store结构，有助于减少指令格式，统一存储器访问方式采用硬接线控制代替微程序控制13RISC精华:减少指令平均执行周期数CPUtime=IC*CPI*CCICRISC>ICCISC,30%---40%CCRISC

6、6600(1963)--CRAY1(1976)RISC思想最早在IBM公司提出，但不叫RISC，IBM801处理器是公认体现RISC思想的机器。1980年，Berkeley的Patterson和Dizel提出RISC名词，并研制了RISC-,实验样机。1981年Stenford的Hennessy研制MIPS芯片。85年后推出商品化RISC:MIPS1(1986)和SPARCV1(1987)15高性能RISC处理器典型SUN公司的SPARC(1987)MIPS公司的SGI:MIPS(1986)HP公司的PA-RISC,IBM,Motorola公司的PowerPCDEC、Compac公

7、司的AlphaAXPIBM的RS6000(1990)第一台SuperscalarRISC机161.5数字信号处理器(DSP)乘法与加法运算离散傅立叶变换(DFT)离散余弦变换(DCT)FiniteImpluseResponesFilter172嵌入式片上系统(SoC)SoC----SystemonChipCPU+DSP+USB+TCP/IP+GPRS+GSM+IEEE1394+BLUETOOCH+…SOC的优点:改变内部工作电压，减少功耗减少芯