嵌入式系統(tǒng)概述-劉俊勇-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 算機(jī)采用復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（Complex Instruction Set Computer，CISC）體系，例如Intel公司的X86系列CPU，從8086到Pentium系列，采用的都是典型的CISC體系結(jié)構(gòu)。而這些復(fù)雜指令并不等于有利于縮短程序的執(zhí)行時(shí)間。 RISC是在CISC的基礎(chǔ)上產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的，RISC的著眼點(diǎn)不是簡(jiǎn)單地放在簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)上，而是通過(guò)簡(jiǎn)化指令系統(tǒng)使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理，從而提高運(yùn)算效率。盡管RISC架構(gòu)與CISC架構(gòu)相比較有較多的優(yōu)點(diǎn)，但RISC架構(gòu)也不可以取代CISC架構(gòu)。在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，RISC結(jié)構(gòu)的微處理器將占有重要的位置。指令流發(fā)生不能順序執(zhí)行時(shí)，會(huì)使流水線過(guò)程中斷，再形成流水線過(guò)程則需要時(shí)間。在CPU中把一條指令的串行執(zhí)行子過(guò)程變?yōu)槿舾蓷l指令的子過(guò)程在CPU中重疊執(zhí)行。圖2 指令流水線處理的時(shí)空?qǐng)D（1）吞吐率 在單位時(shí)間內(nèi)，流水線處理機(jī)流出的結(jié)果數(shù)稱為吞吐率。 信息存儲(chǔ)的字節(jié)順序 大多數(shù)計(jì)算機(jī)使用8位(bit)的數(shù)據(jù)塊做為最小的可尋址的存儲(chǔ)器單位，稱為一個(gè)字節(jié)。此外，還有一些微處理器，如ARM、MIPS和Motorola的PowerPC等，可以通過(guò)芯片上電啟動(dòng)時(shí)確定的字節(jié)存儲(chǔ)順序規(guī)則，來(lái)選擇存儲(chǔ)模式。 在多臺(tái)不同存儲(chǔ)順序的主機(jī)之間共享信息可以有兩種方式：一種是以單一存儲(chǔ)方式共享數(shù)據(jù)，一種是允許主機(jī)以不同的存儲(chǔ)方式共享數(shù)據(jù)。該字節(jié)順序被用于所有設(shè)計(jì)使用在IP協(xié)議上的數(shù)據(jù)包、高級(jí)協(xié)議和文件格式上。 在世界大部分國(guó)家中，包括除瑞典、拉脫維亞和匈牙利之外的歐洲，日期格式為：日一月一年（比如24日12月2007或12/24/2007），這是小端表示法。第三章 嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)和類型從1971年Intel公司推出第一塊微處理器芯片4004到今天，嵌入式微處理器已有40年的發(fā)展歷史。 微處理器內(nèi)部?jī)H包含處理器稱為一般用途微處理器。嵌入式微控制器具有單片化、體積小、功耗和成本低，可靠性高等特點(diǎn)，約占嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)份額的70％。32位微處理器采用32位的地址和數(shù)據(jù)總線，其地址空間達(dá)到了232＝4GB。 在DSP處理器上是乘法與加法運(yùn)算最基本的運(yùn)算功能，除此之外，DSP處理器還用于如有限脈沖響應(yīng)濾波器（FIR）、無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器（IIR）、離散傅利葉（Discrete Fourier Transforms）及離散余弦轉(zhuǎn)換（Discrete Cosine Transforms）等一些常見(jiàn)算法的實(shí)現(xiàn)。 DSP運(yùn)算速度的提高主要依靠新工藝改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)。 DSP并行結(jié)構(gòu)可分為片內(nèi)并行和片間并行。 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，在一個(gè)芯片內(nèi)部運(yùn)用VHDL等硬件描述語(yǔ)言，即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。SOC已在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。另外，由于多核處理器對(duì)外的“界面”是統(tǒng)一的，用戶不會(huì)在主板、硬件體系方面做大的改變，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)。在2001年，IBM公司推出了世界上第一款基于雙核的Power 4處理器的高性能服務(wù)器處理器；隨后Sun和HP公司都先后推出了基于雙核體系結(jié)構(gòu)的UltraSPARC及PARISC芯片。隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與相關(guān) IT 技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前嵌入式應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為：（1）應(yīng)用的復(fù)雜度和智能化程度正在快速提高。（2）隨著網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為了嵌入式應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展方向。“普適計(jì)算”就是指無(wú)所不在的、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行的計(jì)算，它對(duì)計(jì)算平臺(tái)的體積、移動(dòng)性、互聯(lián)性都有較高的要求。 參考文獻(xiàn)：[1] 江思敏，:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[2] 江建慧. 嵌入式系統(tǒng)性能評(píng)估的基準(zhǔn)程序方法. 企業(yè)信息化高級(jí)論壇全國(guó)第12屆CAD/CG學(xué)術(shù)會(huì)議, 2002, 12[3]高志剛. 基于模型的汽車電子軟件綜合方法研究. 博士學(xué)位論文, 浙江大學(xué), 2008, 1[4] 吳朝暉. 嵌入式軟件發(fā)展趨勢(shì). 電子產(chǎn)品世界, 2005, 3:3648[5] 寧煥生 , 張瑜 , 劉芳麗等 . 中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)研究 . 電子學(xué)報(bào) , 2006,(12):25142517[6] 徐光祜, 史元春, 謝偉凱. 普適計(jì)算. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2003, 09(26):10421050[7] :北京航空航天大學(xué)出版社，2005[8] 杜春雷編著，ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程，清華大學(xué)出版社，2003 年2 月第1版[9] 蘇偉斌編著，8051 系列單片機(jī)應(yīng)用手冊(cè)，科學(xué)出版社，1997.[10] 劉必慰，陳書(shū)明，汪東，先進(jìn)微處理器體系結(jié)構(gòu)及其發(fā)展趨勢(shì)[J]，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2007，24
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