嵌入式系统原理及应用第1章 嵌入式系统概述.ppt

* 2. 流水线处理机的主要指标 ⑴吞吐率 在单位时间内，流水线处理机流出的结果数称为吞吐率。对指令而言就是单位时间里执行的指令数。如果流水线的子过程所用时间不一样长，则吞吐率p应为最长子过程的倒数，即： P=1/max{Δt0，Δt1，…Δtm} ⑵建立时间 流水线开始工作，须经过一定时间才能达到最大吞吐率，这就是建立时间。若m个子过程所用时间一样，均为t0，则建立时间T0＝mΔt0。 * 1.3.5 嵌入式微处理器的信息存储方式 1．大端和小端存储方式 大多数计算机使用8位（bit）的数据块作为最小的可寻址存储器单位，称为一个字节。存储器的每一个字节都用一个唯一的地址（address）来标识。所有可能地址的集合称为存储器空间。 对于软件而言，它将存储器看作是一个大的字节数组，称为虚拟存储器。在实际应用中，虚拟存储器可以划分成不同单元，用来存放程序、指令和数据等信息。例如在C语言中定义的整型数据变量：int x，表示变量x在内存中占有4字节等。 * 小端方式与大端方式 对于一个多字节类型的数据，在存储器中有两种存放方式：小端方式与大端方式。 小端方式：是低字节数据存放在内存低地址位置处，高字节数据存放在内存高地址位置处，称为小端字节顺序存储法或简称小端方式。 大端方式：是高字节数据存放在低地址位置处，低字节数据存放在高地址位置处，称为大端字节顺序存储法或简称大端方式。 * 例如：对于0据来讲，小端与大端的存储格式如下： * 关于小端与大端的技术问题 采用大端存储方式还是小端存储方式，各处理器厂商的立场和习惯不同，并不存在技术原因。Intel公司X86系列微处理器都采用小端存储法，而IBM、Motorola和Sun Microsystems公司的大多数微处理器采用大端存储法。此外，还有一些微处理器，如ARM、MIPS和Motorola的PowerPC等，可以通过芯片上电启动时确定的字节存储顺序规则，来选择存储模式。 另外，是小端存储方式还是小端存储方式，不但可以由计算机系统的硬件决定，也可以由工具语言的编译器来决定。 * 2. 可移植性问题 当在不同存储顺序的微处理器间进行程序移植时，要特别注意存储模式的影响。把从软件得到的二进制数据写成一般的数据格式往往会涉及到存储顺序的问题。 在多台不同存储顺序的主机之间共享信息可以有两种方式：一种是以单一存储方式共享数据，一种是允许主机以不同的存储方式共享数据。 使用单一存储顺序只要解释一种格式，解码简单。使用多种存储方式不需要对数据的原顺序进行转化，使得编码容易，同时当编码器和解码器采用同一种存储方式时因为不需要变换字节顺序，也能提高通信效率。 * 第1章 嵌入式系统概述 * 1.1 嵌入式系统的概念与组成 1.1.1 嵌入式系统的定义 1. 定义 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“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置” 。 定义②：目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 定义③：可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。 * 嵌入式系统的概念和组成（续） 2. 嵌入式系统的三要素 “嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 3. 组成 嵌入式系统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应用程序4个部分组成。 * 1.1.2 嵌入式系统应用过程和发展趋势 1. 嵌入式系统应用过程的4个阶段 （1）无操作系统阶段 MCS-51系列单片机是最早应用的嵌入式系统之一，单片机作为各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中的微控制器，用来执行一些单线程的程序，完成监测、伺服和设备指示等多种功能，一般没有操作系统的支持，程序设计采用汇编语言或C51语言。 采用汇编语言编写的程序具有效率高，占用内存少，实时性强且控制时间精准等特点。缺点是对技术人员的要求高，开发周期相对长一些。 现在使用意法半导体（ST）公司，基于ARM9的ARM Cortex-M3内核产品，STM32微处理器芯片开发的实时控制设备，大部分都是在无操作系统的情况下使用C语言开发的，它比在有操作系统下开发有更高的运行效率。而且目前开发要求具有强实时性的装备也是在裸机情况下开发的。 * （续） （2）简单操作系统阶段 20世纪80年代，出现了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式CPU（如Power PC等），芯片上集成有微处理器、I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件，面向I/O设计的微控制器在