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2008年2月19日 南京大学计算机系 嵌入式系统 第1讲 绪论 Email:yuewei@1946年2月,美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENIAC(爱尼亚克)。 1959年,IBM公司生产出全部晶体管化的电子计算机IBM7090 发展史 通用计算机的发展 第一代计算机:电子管时代 1946年,世界上第一台电子计算机ENIAC诞生。 第二代计算机:晶体管时代 第三代计算机:集成电路 第四代计算机:大规模集成电路和超大规模集成电路 新一代计算机:智能计算机/知识处理。知识存储和知识库管理,能利用已有的知识进行推理判断,具有联想和学习功能 计算机(第4代)时代 Intel 8086、8088 准16位 Intel 80286 全16位 Intel 80386 全32位 Intel 80486 全32位 Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ Pentium 4 Centrino 迅驰 Core 2 Duo (酷睿2) 双核处理器: 需求决定发展 按照处理器功能分类,主要如下四种: 微控制器(MCU) 微处理器(MPU) 数字信号处理器(DSP) 混合处理器和片上系统(SOC) 1978年,AMI公司宣布第一个DSP问世,但人们一般认为,20世纪70年代后期推出的Intel 2920才是第一片具有独立结构的DSP。 1981年,美国德州仪器(TI)公司 研制出了著名的TMS320系列的首片低成本、高性能的DSP-TMS320C10。DSP技术向前跨出重大一步。 片上系统(SOC) 把一个或多个CPU单元以及功能部件集成在单个芯片上。这种芯片就是所谓的片上系统SoC。 为了解决SoC设计中遇到的难题,设计方法必须进一步优化。因此,人们提出了基于FPGA的SoC设计方案——可编程片上系统(System On a Programmable Chip,称为SOPC)。随着百万门级的FPGA芯片、功能复杂的IP 核(知识产权核)和可重构的嵌入式处理器软核的出现,作为未来电子系统设计新领域的SoPC技术已经成为了国际上电子系统设计新技术的热点,具有广阔的应用前景。Altera公司、Xilinx公司、Lattice公司、QuickLogic公司等全球最重要的FPGA及EDA公司都分别推出了SoPC系统解决方案。 微处理器(MPU) 以ARM作为典型代表 微处理器(MPU) 几种嵌入式处理器 ARM PowerPC Arca MIPS ARM简介 基于ARM技术的微处理器应用占据了32位嵌入式微处理器大部分的市场份额。 全球80%的GSM/3G手机、99%的CDMA手机以及绝大多数PDA产品均采用ARM体系的嵌入式处理器。 “掌上计算”相关的所有领域皆为其所主宰。 ARM既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。 微控制器(MCU) 微处理器(MPU) 数字信号处理器(DSP) 混合处理器和片上系统(SOC) 什么是嵌入式系统? 顾名思义: 包含(安装)在电子装置(应用对象)内部的计算机系统称为嵌入式系统。 基本描述: 专门用途的计算机系统 常常用于控制 广泛存在 包含硬件和软件 嵌入式系统的定义(1) 根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义: 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置。” 英文原文为:devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants. 嵌入式系统的定义(2) 本课程使用的定义,也是国内流行的定义: 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 嵌入式系统的释义 全称 嵌入式计算机 嵌入式计算机系统 简称 嵌入式系统 相关术语 嵌入式设备 嵌入式技术 有时还进一步简称为嵌入式 不同声音(1) 嵌入式系统只是单板机在某种场合下的应用 个体经营的单片机公司经理语 我们的控制装置产品都用嵌入式系统设计方案 中科院自动化研究所工程师语 单片机是嵌入式系统的初级形态,SOC是嵌入式系统的高级形态 南京市单片机协会理事资深专家语。 不同声音(2) 要想成功地设计一个嵌入式系统,就必须寻找或开发一个合适的软件和硬件平台。 电子工程专辑()主编语 嵌入式系统是信息产业走向二十一世纪知识经济时代的最重要的经济增长点
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