【正文】 計算一確定的固定偏 可計算函數(shù) 。 ? 西元 1937年，亞蘭杜林（ Alan Turing）提出了 Turing Machine的概念。 資訊理論資訊理論 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 7 計算機科學 (Computer Science) ?Computer science, or puting science ?It is the study of the theoretical foundations of information and putation and their implementation and application in puter systems. ?Computation: It is a general term for any type of information processing that can be represented mathematically. ? Computation is a process following a welldefined model that is understood and can be expressed in an algorithm, protocol, work topology, etc. 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 8 計算機科學 (Computer Science) ? Information: ?Generally speaking, the concept of information is closely related to notions of constraint, munication, control, data, form, instruction, knowledge, meaning, mental stimulus, pattern, perception, and is the writing of knowldge of any subject. ?Information is the state of a system of interest. Message is the information materialized. The ASCII codes for the word Wikipedia represented in binary, the numeral system most monly used for encoding puter information. 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 9 ? Information processing may more specifically be defined in terms by Claude E. Shannon as the conversion of latent information into manifest information[citation needed]. Latent and manifest information is defined through the terms of equivocation (remaining uncertainty, what value the sender has actually chosen), dissipation (uncertainty of the sender what the receiver has actually received) and transformation (saved effort of questioning equivocation minus dissipation)[citation needed]. ? Practical Information Processing can be described as a cycle, where data (which may have no inherent meaning to the observer) is converted into information (which does have meaning to the observer). This conversion takes one of three forms: ? Computation utilizes mathematics (specifically arithmetics) to create the information from data. Example: a cash register (either mechanical or digital) uses addition to convert the individual item prices (data) into the total amount owed to the store (information). ? Transduction is the conversion of one type of energy into another type. Example: A mechanical speaker converts an electric signal (data) into sound waves (information). ? Translation is the conversion of a string of symbols from one set into another. Example: a person fluent two languages could rewrite a document that is written in a language that the observer does not understand (data) into a language that the observer does understand (information). Note that translation is the only Information processing form that can not yet be performed purely by a machine. It requires an anic brain (some electronic puter programs can 39。 ?半導體電子發(fā)展趨勢是符合「摩爾定律」 ?資訊載具上之資訊軟體研發(fā)，具有量身訂做之特性，已從電腦中心設計 (范紐曼結構 )之時代轉向以消費者中心 (3C)的設計。 ?多產業(yè)標準並存之網路架構以及互動性、相容性高之系統(tǒng)軟體變成為研發(fā)廠商開發(fā)之首要目標： ?節(jié)省人力成本 ?配合嵌入式系統(tǒng)多功能化 ?求新、求變 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 6 計算機科學 (Computer Science) ?Computer Science ?電腦科學是一門包含各種各樣與 計算 和 資訊處理 相關主題的系統(tǒng)學科，從抽象的演算法分析、形式化語法等等，到更具體的主題如程式設計語言、程式設計、軟體和硬體等。translate39。 ?Turing Machine ?Turing machines are extremely basic abstract symbolmanipulating devices which, despite their simplicity, can be adapted to simulate the logic of any puter that could possibly be constructed. Though they were intended to be technically feasible, Turing machines were not meant to be a practical puting technology, but a thought experiment about the limits of mechanical putation。從外觀上它的行為就像一臺使用固定程式的電腦。若想要改變此機器的程式，則必須更改線路、更改結構甚至重新設計此機器。 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 14 計算機的通用架構 ?西元 1945年 ?「范紐曼模式」（ von Neumann Model） ?最主要的精神在於「儲存程式」（ stored program）的概念 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 15 ?uProcessor架構－ Intel 80386為例 Block diagram of the i386 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 16 計算機科學 (Computer Science) ? 計算機系統(tǒng)層次結構 ? 從功能上看，現(xiàn)代電腦系統(tǒng)可分為五個層次級別，每一層都能進行程式設計。如果某一個應用程式直接用微指令來編寫，那麼可在這一級上運行應用程式。 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 17 計算機科學 (Computer Science) ? 作業(yè)系統(tǒng)級 由作業(yè)系統(tǒng)程式實現(xiàn)。這一級由組合語言程式支持和執(zhí)行。 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 18 計算機科學 (Computer Science) ? 電腦系統(tǒng)各層次之間的關係十分緊密，上層是下層的擴展 ， 下層是上層的基礎 ? 除第一級外，其他各級都得到它下面級的支持，同時也受到運行在下面各級上的程式的支援。摩爾 （ Gordon Moore）提出來的。 ?例如：手錶、洗衣機、汽車電子 、 電腦 (含 OS) ?嵌入式系統(tǒng)是在一些大型系統(tǒng)內，由硬體與軟體所構成的一個元件，處理一些不需由人們來操作且特定之一些功能。 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 25 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)特性 ?何謂嵌入式系統(tǒng)？ ?從應用之層面，根據 IEEE的定義： 嵌入式系統(tǒng) 是「 控制 、 監(jiān)視 或者 輔助裝置 、 機器 和 設備 執(zhí)行之裝置」，亦可說是軟體與硬體之綜合體。 ?產品壽命長 ?與實際系統(tǒng)需求緊密結合，與具體產品同步升級、更新。 ?嵌入式系統(tǒng)主要區(qū)分硬體與軟體二部分，其架構可分為四個部份： ?處理器核心 ?記憶體 ?輸入與輸出 ?嵌入式作業(yè)系統(tǒng)與應用軟體 (與一般性之 PC有極大之區(qū)別 ) ?結合特定功能之應用 ?嵌入式作業(yè)系統(tǒng)存入 FLASH或 EEPROM ? Bootloader Vs. BIOS 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 28 第一章 課程大綱 ?嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)特性 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展 ?嵌入式系統(tǒng)軟體 ?Linux作業(yè)系統(tǒng) ?WinCE作業(yè)系統(tǒng) ?嵌入式系統(tǒng)開發(fā)帄臺 ?嵌入式系統(tǒng)硬體 ?Intel Xscale SOC系列 ?Intel Xscale實驗帄臺 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 29 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?重要名詞解釋 ?uprocessor ?SOC ?ICE ?MIPS ?PIPELINE結構 ?作業(yè)系統(tǒng) ?指令 ?主頻 ?MMC 2023/3/27 30 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?嵌入式系統(tǒng)架構圖 ?嵌入式系統(tǒng)採用?量身訂作?的方式，把所需要之功能嵌入至各種應用系統(tǒng)中，隨應用形式之不同，區(qū)分： ?IP（ Intellectual Property）級 系統(tǒng)級晶片 SOC（ Systom on Chip）的形式 ?晶片級 目前嵌入式系統(tǒng)最常見的形式 ?模組級 常出現(xiàn)在工業(yè)控制和儀器儀表中 2023/3/27 31 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?IP（ Intellectual Property）級 系統(tǒng)級晶片 SOC ?在一個矽晶片上實現(xiàn)一個更為複雜系統(tǒng) ?各種通用處理器核心將成為 SoC 設計的標準庫，成為 VLSI 設計中一種標準的器件，可以用標準的 VHDL 等語言描述，並儲存在元件庫中。 2023/3/27 32 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?晶片級 ?嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU) ?又稱單晶片，就是將整個電腦系統(tǒng)匯集到一塊晶片中 ?是以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合。是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。 ?DSP應用正從以普通指令實現(xiàn) DSP功能的通用單晶片中，過渡到採用嵌入式 DSP處理器。 ?ARM微處理器之應用領域： ?工業(yè)控制 ?無線通訊 ?網路應用 ?消費類電子 ?影像與安全類產品 2023/3/27 嵌入式系統(tǒng)組織架構與設計 36 嵌入式系統(tǒng)概述 ?嵌入式系統(tǒng)體系架構 ?ARM微處理器之特點 ?體積小、低功耗、低成本、高性能 ?支援 16/32位元等級之微處理器 ?大量使用微處理器，指令執(zhí)行速度快 ?大多數(shù)指令操作是在暫存器中執(zhí)行