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嵌入式系統(tǒng)概述-劉俊勇(編輯修改稿)

2025-07-14 01:40 本頁面
 

【文章內容簡介】 視編譯優(yōu)化工作,以減少程序執(zhí)行時間。盡管RISC架構與CISC架構相比較有較多的優(yōu)點,但RISC架構也不可以取代CISC架構。事實上,RISC和CISC各有優(yōu)勢?,F(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍,內部加入了RISC的特性,如超長指令集CPU就是融合了RISC和CISC的兩者的優(yōu)勢,成為未來的CPU發(fā)展方向之一。在PC機和服務器領域,CISC體系結構是市場的主流。在嵌入式系統(tǒng)領域,RISC結構的微處理器將占有重要的位置。 流水線技術 流水線技術應用于計算機系統(tǒng)結構的各個方面,流水線技術的基本思想是將一個重復的時序分解成若干個子過程,而每一個子過程都可有效地在其專用功能段上與其他子過程同時執(zhí)行。 在流水線技術中,流水線要求可分成若干相互聯(lián)系的子過程,實現(xiàn)子過程的功能所需時間盡可能相等。形成流水處理,需要一段準備時間。指令流發(fā)生不能順序執(zhí)行時,會使流水線過程中斷,再形成流水線過程則需要時間。 流水線結構的類型眾多,并且分類方法各異,按完成的功能分類,可分為單功能流水線和多功能流水線,按同一時間內各段之間的連接方式分類可靜態(tài)流水線和動態(tài)流水線。按數(shù)據(jù)表示分類,可分為標量流水線處理器和向量流水線處理器。指令流水線就是將一條指令分解成一連串執(zhí)行的子過程,例如把指令的執(zhí)行過程細分為取指令、指令譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行4個子過程。在CPU中把一條指令的串行執(zhí)行子過程變?yōu)槿舾蓷l指令的子過程在CPU中重疊執(zhí)行。如果能做到每條指令均分解為m個子過程,且每個子過程的執(zhí)行時間都一樣,則利用此條流水線可將一條指令的執(zhí)行時間T由原來的T縮短為T/m。,其中的5表示要處理的5條指令。從圖可見采用流水方式可同時執(zhí)行多條指令。圖2 指令流水線處理的時空圖(1)吞吐率 在單位時間內,流水線處理機流出的結果數(shù)稱為吞吐率。對指令而言就是單位時間里執(zhí)行的指令數(shù)。如果流水線的子過程所用時間不一樣長,則吞吐率P應為最長子過程的倒數(shù).(2)建立時間 流水線開始工作,須經(jīng)過一定時間才能達到最大吞吐率,這就是建立時間。若m個子過程所用時間一樣,均為t0,則建立時間T0=mΔt0。 信息存儲的字節(jié)順序 大多數(shù)計算機使用8位(bit)的數(shù)據(jù)塊做為最小的可尋址的存儲器單位,稱為一個字節(jié)。存儲器的每一個字節(jié)都用一個唯一的地址來標識。地址0x60000x60010x60020x6003數(shù)據(jù)(十六進制)0x890x670x450x23數(shù)據(jù)(二進制)01100111010001010010001100000001(a)小端存儲法地址0x60000x60010x60020x6003數(shù)據(jù)(十六進制)0x230x450x670x89數(shù)據(jù)(二進制)00000001001000110100010101100111(b)大端存儲法采用大端存儲法還是小端存儲法,各處理器廠商的立場和習慣不同,并不存在技術原因。Intel公司X86系列的微處理器都采用小端存儲法,而IBM、Motorola和Sun Microsystems公司的大多數(shù)微處理器采用大端存儲法。此外,還有一些微處理器,如ARM、MIPS和Motorola的PowerPC等,可以通過芯片上電啟動時確定的字節(jié)存儲順序規(guī)則,來選擇存儲模式。 對于大多數(shù)程序員來言,機器的字節(jié)存儲順序是完全不可見的,無論哪一種存儲模式的微處理器編譯出的程序都會得到相同的結果。不過,當不同存儲模式的微處理器之間通過網(wǎng)絡傳送二進制數(shù)據(jù)時,在有些情況下,字節(jié)順序會成為問題.當在不同存儲順序的微處理器間進行程序移植時,要特別注意存儲模式的影響。把從軟件得到的二進制數(shù)據(jù)寫成一般的數(shù)據(jù)格式往往會涉及到存儲順序的問題。 在多臺不同存儲順序的主機之間共享信息可以有兩種方式:一種是以單一存儲方式共享數(shù)據(jù),一種是允許主機以不同的存儲方式共享數(shù)據(jù)。使用單一存儲順序只要解釋一種格式,解碼簡單。使用多種存儲方式不需要對數(shù)據(jù)的原順序進行轉化,使得編碼容易,同時當編碼器和解碼器采用同一種存儲方式時因為不需要變換字節(jié)順序,也能提高通信效率。在網(wǎng)絡通信中,Internet協(xié)議(即IP協(xié)議)定義了標準的網(wǎng)絡字節(jié)順序。該字節(jié)順序被用于所有設計使用在IP協(xié)議上的數(shù)據(jù)包、高級協(xié)議和文件格式上。 很多網(wǎng)絡設備也存在存儲順序問題:即字節(jié)中的位采用大端法(最重要的位優(yōu)先)或小端法(最不重要的位優(yōu)先)發(fā)送。這取決于OSI模型最底層的數(shù)據(jù)鏈路層。一個典型的例子就是日期表示方法,不同的國家采用不同的表示方法,美國和其他一些國家,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。 在世界大部分國家中,包括除瑞典、拉脫維亞和匈牙利之外的歐洲,日期格式
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