微处理器架构种类.ppt

嵌入式系統晶片架構 大綱 嵌入式系統微處理器架構 微處理器架構種類 ARM系統晶片概觀 Intel? XScale?微架構系統晶片概觀 I/O順序 信號(Semaphores) 中斷 重置 內部暫存器 選擇周邊vs.通用I/O 電源開啟重置與開機動作 電源管理 嵌入式系統微處理器架構 通用型微處理器 微處理器專責計算 搭配其他周邊晶片形成完整的系統 優點 可依各種不同需要搭配不同周邊晶片 高計算能力 缺點 耗電量較大 電路板尺寸較大 常見通用型微處理器 X86 MIPS ARM Power PC 嵌入式系統微處理器架構(Cont.) 整合型微控制器 整合微處理器與各項周邊功能於單一晶片中 優點 省電 電路板設計簡便，尺寸可進一步縮小 缺點 計算能力有限 記憶體有限 常見整合型為控制器 8051 AVR 微處理器架構種類 CISC(複雜指令集)架構 儘可能用更少的指令來完成一件工作 接受一個指令時，執行一系列的動作 RISC(精簡指令集)架構 指令執行簡單動作, 盡量在一個時脈週期內完成 VLIW(超長指令集)架構 在一個指令中整合多個可以並行執行的指令 CISC架構 特色 擁有大量的指令 一個指令可能是簡單或複雜的操作 指令長度並不固定 具多種指令格式 優點 相同的演算法可能只需較少的組合語言指令 程式碼較短, 佔用較少記憶體(程式碼密度高) 缺點 設計較為複雜, 開發時程較長 時脈不易提高 i.e. X86架構 RISC架構 特色 擁有少量精選的指令 一個指令幾乎都是單一簡單的操作 指令長度固定 指令格式固定 優點 微處理器設計較為簡單 時脈易提高 缺點 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低) i.e. Power PC, ARM架構 VLIW架構 特色 一個指令含有多個簡單獨立的操作 指令長度固定 指令格式固定 優點 多個操作高度平行處理，執行效能高 缺點 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低) 需要較好的編譯器來達到較好的執行效能 i.e. Itanium, TriMedia架構 ARM系統晶片概觀 為RISC架構微處理器 整合型單晶片系統 高效能、低耗電(高MIPS/Watt比) 具有Thumb指令集，可將部份32位元指令內容以16位元表示，降低程式碼密度(code density)。 由ARM微處理器核心與其他元件組成 元件包括DSP處理器以及各種周邊裝置 Intel XScale?微架構系統晶片概觀 相容於ARM Version 5TE指令集 (但不包含浮點運算指令) 遵循ARM程式設計者模型的規範 三個系列的應用微處理器 PCA (Personal Internet Client Architecture)系列 適用於可攜式裝置 IXP (Internet Exchange Processor)系列 適用於網路應用 I/O系列 適用於I/O控制 Intel PCA系列微處理器 依據用途與架構，共有六大系列 適用於可攜式裝置，如手機、Smart phone PXA210 PXA800xx 適用於可攜式裝置與多媒體通訊產品如PDA、WebPAD、Smart Display等 Strong ARM SA111x PXA25x PXA26x PXA27x Intel XScale 25x微架構系統晶片概觀 支援多種類的記憶體類型 內建整合型LCD顯示控制器 解析度最高為800x600像素 支援1、2、4、8位元的灰階像素 支援8、16位元的彩色像素 256 entry / 512 byte色盤記憶體， 提供了彩色對映的彈性。 Intel PXA 210 處理器 13*13 公厘見方 225 腳位 T-PBGA 封裝 16位元記憶體資料匯流排 精簡一些周邊 Intel XScale 核心up to 200MHz Intel PXA 250 處理器 17*17 公厘見方 256 腳位 PBGA 封裝 32位元記憶體資料匯流排 整合各類的周邊 Intel XScale 核心 at200, 300, 400MHz PXA 25x 系統架構 Intel XScale 核心 與 ARM 5TE 版本相容 低功率與高效能 Intel 媒體處理技術 32-KByte 指令與資料快取 2-KByte 迷你指令與資料快取 指令與資料記憶體管理單元(MMU) 目的分支緩衝區(BTB) JTAG 埠除錯能力 LCD 控制器 支援主動式與被動式平板顯示器 解析度最高可至 800*600*16 位元/像素 兩個專用的 DMA channels 允許 LCD 控制器支援一個或是雙重面板顯示 被動式單色顯示可支援至 256 色灰階 彩色顯示可支援至 64K 色彩 記憶體控制器 支援至多四個 SDRAM 分割 六個靜態晶片選擇