(嵌入式系统.docxVIP

第一章一、嵌入式系统的定义：从技术角度定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统，是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。二、常见的嵌入式操作系统： 1.Windows Embedded 2.VxWorks 3.μC/OS 4.QNX 5.嵌入式Linux 6.安卓系统嵌入式系统的特点：专用型强体积小型化实时性好可裁剪性好可靠性高功耗低不可垄断性嵌入式处理器有两个体系结构，特点，优缺点冯诺依曼体系结构和哈弗体系结构冯诺依曼：程序和数据共用一个存储空间；程序指令存储地址和数据存储地址指向一个存储器的不同物理位置；采用单一的地址及数据总线；程序指令和数据宽度相同。处理器在执行指令时，必须从存储器中取出指令解码，再取操作数执行运算，在高速运算的时候，容易在传输通道上出现瓶颈效应。哈弗：程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。与两个存储器相对应的是系统中的4套总线：程序的数据总线和地址总线，数据的数据总线和地址总线。这种分离的程序总线和数据总线可允许在一个机器周期内同时获取指令字和操作数，从而提高了执行速度，又由于程序和数据存储器在两个分开的物理空间中，因而取值和执行能够完全重叠，提高了运算速度。嵌入式微处理器的分类(P10)嵌入式微处理器根据功能、结构、性能运算特点和使用方法等多方面的综合因素可以粗略分成嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式微处理器(MPU)、数字信号处理器（DSP)）、CPLD/FPGA、片上系统（SOC）等5类。SOC往往是在FPGA上实现的。六、嵌入式微处理器如何选型（P13）1.技术指标 2.熟悉原则 3.成本原则 4.支持工具原则 5，整体原则第二章RISC（精简指令集）特点：大的、统一的寄存器文件 2.装载/保存结构，数据处理操作只针对寄存器的内容，而不是直接对存储器进行操作。 3.简单的寻址模式 4.统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码，便于指令流水线设计。CISC(复杂指令集）指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方式多；绝大多数指令需多个机器周期完成；各种指令都可访问存储器；采用微程序控制；有专用寄存器，少量；难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序　CISCRISC应用范围CISC机器则更适合于通用机。RISC由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，故RISC 机器更适合于专用机。用户使用CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用。设计周期CISC微处理器结构复杂，设计周期长。RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用必威体育精装版技术。CPUCPU包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。CPU包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低。中断CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。RISC　机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断。程序CISC　汇编语言程序编程相对简单，科学计算及复杂操作的程序社设计相对容易，效率较高。RISC　汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计。存储器操作CISC机器的存储器操作指令多，操作直接。RISC　对存储器操作有限制，使控制简单化。指令系统CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高。RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。ARM7和arm9的对比（P23）综述：ARM7内核是 0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯·诺伊曼结构；ARM9内核是 5级流水线,提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。大多 ARM7是没有 MMU单元的,但 ARM720T例外 ,ARM9主要包括 ARM9TDMI和 ARM9E-S等系列，大多 ARM9是有 MMU的,而 ARM940T只有 Memory protection unit.不是一个完整的 MMU。一、时钟频率的提高ARM9的时钟频率比 ARM7更高,采用哈佛结构区分了数据总线和指令总线, ARM7处理器采用3级流水线，而ARM9采用 5级流水线， 5级流水线能够将每一个指令处理分配到 5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有 5个指令在执行，因而每个时钟周期的“平均工作量”减少，对提高时钟频率有巨大的帮助，。在同样的加工工艺下，ARM7一般运行在100MHz,ARM9处理器的运行频率至少是 ARM7的2倍以