嵌入式系統(tǒng)概述-劉俊勇(存儲(chǔ)版)
【正文】 地在其專用功能段上與其他子過(guò)程同時(shí)執(zhí)行。如果能做到每條指令均分解為m個(gè)子過(guò)程,且每個(gè)子過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間都一樣，則利用此條流水線可將一條指令的執(zhí)行時(shí)間T由原來(lái)的T縮短為T/m。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)。使用單一存儲(chǔ)順序只要解釋一種格式，解碼簡(jiǎn)單。 中國(guó)、日本和ISO 8601國(guó)際正式標(biāo)準(zhǔn)順序的日期順序排列順序是；年一月一日（比如2007年12月24日或20071224），這是大端表示法。將CPU、ROM、RAM及I/O等集成到一個(gè)芯片上，稱為單芯片微控制器。目前主流的32位嵌入式微處理器系列主要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列等。目前一般的DSP運(yùn)算速度為100MIPS（即每秒鐘可運(yùn)算1億條指令）。與傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，用戶不需要繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)地連接焊制，只需要使用精確的語(yǔ)言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)直接在器件庫(kù)中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過(guò)仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率高。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)內(nèi)核協(xié)調(diào)工作通常采用對(duì)稱（Symmetric）多處理技術(shù)和非對(duì)稱多處理（Asymmetric）兩種方式。隨著智能計(jì)算技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)嵌入式產(chǎn)品的功能和智能化程度都提出了更高的要求。因此，嵌入式系統(tǒng)正是“普適計(jì)算”的天然載體。（3）“普適計(jì)算”正在成為一類重要的嵌入式應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但由于微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性等指標(biāo)都無(wú)法滿足廣大對(duì)象系統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用要求，嵌入式系統(tǒng)走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。將兩個(gè)或多個(gè)CPU核封裝在一個(gè)芯片內(nèi)部，可節(jié)省大量的晶體管和封裝成本，同時(shí)還能顯著提高處理器的性能。為縮短軟件開(kāi)發(fā)的周期，DSP軟件開(kāi)發(fā)通常使用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行。其系統(tǒng)集成度極高，并將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。通常嵌入式微處理器把CPU、ROM、RAM及I/O等做到同一個(gè)芯片上。一般把16位及以下的稱為嵌入式微控制器（Embedded Micro Controller），32位及以上的稱為嵌入式微處理器。一個(gè)典型的例子就是日期表示方法，不同的國(guó)家采用不同的表示方法，美國(guó)和其他一些國(guó)家，日期格式順序一般是：月一日一年(如:12月24日2007年或12/24/2007),這是中間表示法。把從軟件得到的二進(jìn)制數(shù)據(jù)寫成一般的數(shù)據(jù)格式往往會(huì)涉及到存儲(chǔ)順序的問(wèn)題。若m個(gè)子過(guò)程所用時(shí)間一樣，均為t0，則建立時(shí)間T0＝mΔt0。指令流水線就是將一條指令分解成一連串執(zhí)行的子過(guò)程，例如把指令的執(zhí)行過(guò)程細(xì)分為取指令、指令譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行4個(gè)子過(guò)程。在PC機(jī)和服務(wù)器領(lǐng)域，CISC體系結(jié)構(gòu)是市場(chǎng)的主流。目前IBM、DEC、Intel和Motorola等公司都在研究和發(fā)展RISC技術(shù)，RISC已經(jīng)成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 目前使用哈佛結(jié)構(gòu)的CPU和微控制器品種有很多，除DSP處理器外，還有摩托羅拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARMARM10和ARM11等。程序計(jì)數(shù)器（PC）是CPU內(nèi)部指示指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置的寄存器。為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－Time Operating System）開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。其典型組成如圖1所示：圖1 典型的嵌入式系統(tǒng)組成(1)系統(tǒng)內(nèi)核?。? 由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對(duì)有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。一些簡(jiǎn)單的嵌入式操作系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)并得到迅速發(fā)展，程序設(shè)計(jì)人員也開(kāi)始基于一些簡(jiǎn)單的“操作系統(tǒng)”開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件。如各類單片機(jī)和DSP系統(tǒng)。近年來(lái)，嵌入式系統(tǒng)以其特有的信息處理能力和獨(dú)到的人機(jī)交互能力引起了人們極大的關(guān)注，已經(jīng)成為了帶動(dòng)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長(zhǎng)點(diǎn)之一。IEEE的嵌入式系統(tǒng)定義: 根據(jù)IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”（原文為devices used to control，monitor，or assist the operation of equipment，machinery or plants）。隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷擴(kuò)大，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)逐漸形成，系統(tǒng)能夠運(yùn)行在各種不同類型的微處理器上，具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、圖形用戶界面(GUI)等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口(API)，從而使應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單。 同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改和通用軟件的“升級(jí)”是完全不同的概念。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開(kāi)發(fā)時(shí)需要
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