【正文】 儲(chǔ)法大多數(shù)計(jì)算機(jī)使用8位為數(shù)據(jù)塊的最小單位，稱為一個(gè)字節(jié)。存儲(chǔ)器的每一個(gè)字節(jié)都用一個(gè)唯一的地址來(lái)標(biāo)識(shí)。所有可能地址的集合稱為存儲(chǔ)器空間。對(duì)于軟件而言，它將存儲(chǔ)器看作一個(gè)大的字節(jié)數(shù)組，稱為虛擬存儲(chǔ)器（提問(wèn)：為什么是虛擬存儲(chǔ)器）。對(duì)于一個(gè)多字節(jié)類型的數(shù)據(jù)，在存儲(chǔ)器中有兩種存放方法。一種是低字節(jié)數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存低地址處，稱為小端字節(jié)順序存儲(chǔ)法；另一種是高字節(jié)數(shù)據(jù)存放在高地址處，稱為大端字節(jié)順序存儲(chǔ)法。注意：地址有高地址和低地址；數(shù)據(jù)有高位和低位；它們?nèi)绾谓M合，這就是存儲(chǔ)的方法，實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)使用的實(shí)際情況與要求，靈活掌握。 存儲(chǔ)的幾種常見(jiàn)問(wèn)題（理解以下4點(diǎn)的概念，在今后的設(shè)計(jì)中一定要注意）（1） 不同模式下的問(wèn)題（不同位長(zhǎng)的機(jī)器交換數(shù)據(jù)時(shí)）（2） 可移植性問(wèn)題（同位長(zhǎng)相互間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)）（3） 通信中的存儲(chǔ)順序問(wèn)題（不同協(xié)議的影響）（4） 數(shù)據(jù)格式的存儲(chǔ)順序（不同數(shù)據(jù)格式的影響） 嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)和類型（專科一般了解）應(yīng)用在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的微處理器稱為嵌入式微處理器，其是嵌入式微處理器是嵌入式硬件系統(tǒng)的核心。嵌入式微處理器的字長(zhǎng)寬度可分為4位、8位、16位、32位和64位。一般把16位及以下的稱為嵌入式微控制器， 32位及以上的稱為嵌入式微處理器。如果微處理器內(nèi)部?jī)H包含單純的中央處理器單元，人們一般稱其為CPU，常稱為單芯片微控制器（用MCU表示），如單片機(jī)，89C51等。嵌入式微處理器（用MPU表示）由通用計(jì)算機(jī)中的CPU發(fā)展而來(lái)，嵌入式微處理器只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。根據(jù)用途，可以分為嵌入式微控制器、嵌入式微處理器、嵌入式DSP處理器、嵌入式片上系統(tǒng)、雙核或多核處理器等類型。16位 32位單片微控制器嵌入式微控制器嵌入式微處理器中央處理器的發(fā)展計(jì)算機(jī)CPU的發(fā)展復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng) ARM系列ARM（Advanced RISC Machine）公司的ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)目前被公認(rèn)為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的32位嵌入式RISC微處理器結(jié)構(gòu)。ARM處理器系列中的各種處理器，雖然在實(shí)現(xiàn)技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)合和性能方面都不相同，但只要支持相同的ARM體系版本，基于它們的應(yīng)用軟件是兼容的。（沒(méi)有講述的不作要求） 嵌入式DSP處理器嵌入式DSP處理器（Digital Signal Processor，DSP）是專門用于數(shù)字信號(hào)處理方面的處理器，芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)和傳輸?shù)墓鸾Y(jié)構(gòu)，具有專門硬件乘法器，采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可用來(lái)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，使其處理速度比最快的CPU還快10～50倍?？删幊藾SP也為廣大用戶提供了易于升級(jí)的良好途徑。為縮短軟件開發(fā)的周期，DSP軟件開發(fā)通常使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行。 嵌入式片上系統(tǒng)嵌入式片上系統(tǒng)（System On Chip，SOC）最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟、硬件無(wú)縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊，而且具有極高的綜合性，在SOC中，絕大部分系統(tǒng)構(gòu)件都是在系統(tǒng)內(nèi)部，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)的體積和功耗小，可靠性高。 多核處理器將兩個(gè)或多個(gè)微控制器封裝在一個(gè)芯片內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)多核的處理器。另外，由于多核處理器對(duì)外的“界面”是統(tǒng)一的，從兼容性和系統(tǒng)升級(jí)成本方面來(lái)考慮有諸多的優(yōu)勢(shì)?？偨Y(jié)：第一章要掌握的幾個(gè)方面一：定義、發(fā)展、趨勢(shì)；二：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次與層次關(guān)系；三：幾個(gè)概念 二個(gè)結(jié)構(gòu)（馮、哈結(jié)構(gòu)）；二個(gè)指令集（復(fù)雜與精簡(jiǎn)）；流水與存儲(chǔ)。第1章 習(xí)題1．舉例說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)的“嵌入性”、“專用性”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的基本特征。（P2）諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)？(P12)3．大端存儲(chǔ)法與小端存儲(chǔ)法有什么不同？對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有什么要求與影響？(P16)第二章：從8位機(jī)到32位機(jī)要點(diǎn)：本章是教材第二章的擴(kuò)展，重要強(qiáng)調(diào)知識(shí)的連續(xù)性和擴(kuò)展性，對(duì)于學(xué)生今后的自學(xué)是一個(gè)很好的范例。 89C51單片機(jī)(嵌入式微控制器) 51系列CPU主要功能插腳簡(jiǎn)介(雙列直插，40個(gè)引腳)XTAL1 P0XTAL2 P1 P2 51CPU P3EA/ RESETALE Vcc共有四個(gè)輸入/輸出口（即雙向口），其中P3口具有第二功能。在嵌入式系統(tǒng)中一般使用其第二功能，而不是作為一個(gè)簡(jiǎn)單的輸入/輸出口使用。減P3口的第二具體的功能以后細(xì)述。 51系列CPU存儲(chǔ)空間的確定程序存儲(chǔ)器：片內(nèi)4K，片外64K（ROM只讀），兩者統(tǒng)一編址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：片內(nèi)256個(gè)單元，片外64K（均為RAM隨機(jī)存儲(chǔ)器），片內(nèi)與片外根據(jù)不同的指令進(jìn)行獨(dú)立編址。I/O口：有4個(gè)8位的雙向I/O端口，各個(gè)端口根據(jù)編程可具有特定的功能。 片內(nèi) 片外0FFF4KB ROMEA=10000FFFF64KBROM10000FFFEA=00000FFFF64KBRAM（I/O）0000FF80 專用寄存器 RAM7F00 通用寄存器 CPU時(shí)序時(shí)鐘周期：機(jī)器中最基本的時(shí)間單位，由外接振蕩器決定，用S表示。機(jī)器周期：完成一個(gè)基本操作所需時(shí)間，一般情況下由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間，一般情況下由約若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。三者關(guān)系可用下圖表示：指令周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期共有12個(gè)在MCS51系統(tǒng)中一個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘周期，因此保證機(jī)器周期的條件下，減少時(shí)鐘周期的大小，可以改變指令的速度，新型處理器就有這種思路，這些也為選型提供了好的理論基礎(chǔ)。 一個(gè)實(shí)例（本科認(rèn)真復(fù)習(xí)，?？埔莆辗治龇椒ā＃┮?位長(zhǎng)度為例，建立片選與片外地址的概念。CPUA7A6A5A4A3A2A1A074LS139G/ Y3B Y2A Y1 Y0CE/61XXCS/8255CE/27XX地址的確定:27XX:0010000000111111 20H3FH 61XX:0100000001011111 40H5FH 8255:0110000001111111 60H7FH 幾點(diǎn)概念由8位機(jī)到32位機(jī)經(jīng)過(guò)了二次進(jìn)步，有8位機(jī)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)32位機(jī)不會(huì)有很大困難；8位機(jī)與32位機(jī)使用精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)，有8086匯編語(yǔ)言的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)將不會(huì)有很大困難；從結(jié)構(gòu)上講，8位機(jī)的CPU中有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32位的微處理器中有指令Cache、數(shù)據(jù)Cache和存儲(chǔ)器因此速度更快；在8086中一個(gè)字長(zhǎng)是16位，由兩個(gè)字節(jié)組成；在ARM中一個(gè)字長(zhǎng)是32位，由兩個(gè)16位的半字組成，所以決定一個(gè)字的長(zhǎng)度必須考慮總線的寬度；8位機(jī)（51系列CPU）中有4組通用寄存器，每組8個(gè)，每個(gè)字長(zhǎng)為8位，共計(jì)32個(gè)通用寄存器，ARM處理器共有37個(gè)通用寄存器，在不同模式下有可見(jiàn)和不可見(jiàn)之分，不是以分組的形式出現(xiàn)，每個(gè)通用寄存器字長(zhǎng)32位。 ARM9工作狀態(tài)與存儲(chǔ)方式（注意：P27開始，前面的不作要求） 概述 先進(jìn)的ARM920T（常稱ARM9）是嵌入式微處理器的內(nèi)核。下面的介紹均以ARM920T（即ARM9）為例，典型產(chǎn)品如Samsung（三星）公司的S3C2410A（學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)箱就是使用這種處理器）處理工作狀態(tài) 從程序員的角度上看，ARM920T可以工作在下面兩種工作狀態(tài)下的一種： ● ARM狀態(tài)：執(zhí)行32位ARM指令（本學(xué)期重點(diǎn)要掌握）； ● Thumb狀態(tài)：執(zhí)行16位半字的Thumb指令（一般了解）。注意：32位為一個(gè)字，與以前學(xué)的有區(qū)別，學(xué)習(xí)要更新。 存儲(chǔ)空間的格式 ARM920T將存儲(chǔ)器空間視為從地址為0開始，單元由字節(jié)組成的線性存儲(chǔ)集合，一個(gè)字占用4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，ARM可尋址范圍有4GB空間（因?yàn)榈刂酚?2位長(zhǎng)），ARM處理器有的帶有指令Cache和數(shù)據(jù)Cache，但不帶有片內(nèi)RAM和片內(nèi)ROM（與8位機(jī)的區(qū)別），系統(tǒng)所需的RAM和ROM（包括Flash）都通過(guò)總線外接。ARM920T對(duì)存儲(chǔ)的字，可以按照小端或大端的存儲(chǔ)方式對(duì)待（前面已講）。注意：指令長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 操作模式 ARM920T支持7種操作模式： （認(rèn)真看書P29中）● 用戶模式（user模式）； ● 快速中斷模式（fig模式）；● 中斷模式（irq模式）；● 超級(jí)用戶模式（svc模式）；● 異常中斷模式（abt模式）；● 系統(tǒng)模式（sys模式）；● 未定義模式（und模式）。重點(diǎn)總結(jié)：這些“模式”的關(guān)系有：外部中斷、異常操作、軟件控制都可以改變?yōu)橹袛嗄Ｊ?。大多?shù)應(yīng)用程序都是在用戶模式下運(yùn)行。不在用戶模式下的稱為特權(quán)模式；不在用戶模式和系統(tǒng)模式下的稱為異常模式（P29上的圖上的標(biāo)示）。 寄存器組織重要總結(jié)：ARM共有37個(gè)32位的寄存器（每個(gè)4個(gè)字節(jié)，共占用148個(gè)字節(jié)長(zhǎng)37*4=148，即94H個(gè)單元），其中31個(gè)是通用寄存器（16個(gè)通用+15個(gè)私用=31個(gè)），6個(gè)是狀態(tài)寄存器（1當(dāng)前+5個(gè)備用，共計(jì)37個(gè)）。但在同一時(shí)間（或同時(shí)模式下），并不是所有的寄存器都可見(jiàn)（不是37個(gè)都可見(jiàn)）。 ARM狀態(tài)下的寄存器（分三類問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)）（1） 在ARM狀態(tài)下，任何時(shí)刻都可以看到16個(gè)通用寄存器，1或2個(gè)狀態(tài)寄存器。（2） 寄存器R15作為系統(tǒng)CP，寄存器R14作為系統(tǒng)稱連接寄存器，寄存器R13作為系統(tǒng)堆棧指針。（3） 寄存器CPSR是當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；寄存器SPSR是備用狀態(tài)寄存器。（4） 下劃線后的標(biāo)出了是什么模式下的私用寄存器，在不同械下系統(tǒng)使用的私有寄存器數(shù)是不相同的。注意：不是通用寄存器 系統(tǒng)和用戶FIQ超級(jí)用戶異常中止IRQ未定義1 R0R0R0R0R0R02 R1R1R1R1R1R13 R2R2R2R2R2R24 R3R3R3R3R3R35 R4R4R4R4R4R46 R5R5R5R5R5R57 R6R6R6R6R6R68 R7R7R7R7R7R79 R81 ▲R8_fiqR8R8R8R810 R92 ▲R9_fiqR9R9R9R911 R103 ▲R10_fiqR10R10R10R1012 R114 ▲R11_fiqR11R11R11R1113 R125 ▲R12_fiqR12R12R12R1214 R136 ▲R13_fiq8 ▲R13_svc10 ▲R13_abt12 ▲R13_irq14 ▲R13_und15 R147 ▲R14_fiq9 ▲R14_svc11 ▲R14_abt13 ▲R14_irq15 ▲R14_und16 R15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）RAM狀態(tài)下的狀態(tài)寄存器1 CPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSR空1 ▲SPSR_fiq2 ▲SPSR_svc3 ▲SPSR_abt4 ▲SPSR_irq5 ▲SPSR_und圖 RAM狀態(tài)下寄存器集 Thumb狀態(tài)下的寄存器 （1） Thumb狀態(tài)寄存器是ARM狀態(tài)寄存器的一個(gè)子集。程序員可以直接操作8個(gè)通用寄存器R0R7，同樣也可以操作程序計(jì)數(shù)器R15（PC），堆棧指針寄存器R13（SP），鏈接R14（link）寄存器（LR），和CPSR與SPSR。系統(tǒng)和用戶FIQ超級(jí)用戶異常中止IRQ未定義R0R0R0R0R0R0R1R1R1R1R1R1R2R2R2R2R2R2R3R3R3R3R3R3R4R4R4R4R4R4R5R5R5R5R5R5R6R6R6R6R6R6R7R7R7R7R7R7SP▲SP_fiq▲SP_svc▲SP_abt▲SP_und▲SP_fiqLR▲LR_fiq▲LR_svc▲LR_abt▲LR_und▲LR_fiqPCPCPCPCPCPCThumb狀態(tài)下的狀態(tài)寄存器CPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSR空▲SPSR_fiq▲SPSR_svc▲SPSR_abt▲SPSR_irq▲SPSR_und圖 Thumb狀態(tài)下的寄存器集 ARM和Thumb狀態(tài)寄存器間的關(guān)系（1） Thumb下R0R7和ARM狀態(tài)下R0R7是等同的 ；（2） Thumb狀態(tài)的CPSR和SPSR跟ARM 狀態(tài)的CPSR和SPSR是等同的；（3）Thumb 狀態(tài)下的SP映射在ARM狀態(tài)下的R13上；（4） Thumb狀態(tài)下的LR映射在ARM狀態(tài)下的R14上；（5）Thumb 狀態(tài)