嵌入式系統(tǒng)簡介(編輯修改稿)
2025-09-11 21:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 處理器的處理能力比較強(qiáng)，字長一般是 16位或 32位，如 ARM、Atmel、 Intel、 Freescale、 National Semiconductors等公司推出 了許多 可用的嵌入式微處理器。 ? 嵌入式微處理器的特點(diǎn)如下： ? 需要擴(kuò)展。要使用嵌入式微處理器來設(shè)計(jì)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，一般 ? 需要大量的外圍電路，包括存儲(chǔ)器和 I/O接口電路。 ? 處理能力一般大于微控制器。由于集成的外部接口比較少，通常 ? 嵌入式微處理器的處理能力較強(qiáng)，芯片上集成了處理器內(nèi)核，通常具有 ? 更高的時(shí)鐘頻率和較寬的字長。 ? 尋址能力大于微控制器。 ? 一般適用于高端應(yīng)用。 ? 型號(hào)多。 ? 通用性強(qiáng)。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 嵌入式 DSP處理器（ EDSP） ? DSP是特別為處理信號(hào)設(shè)計(jì)的處理器，而不是為一般應(yīng)用設(shè)計(jì)的。對(duì) ? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行 DSP算法，編譯效率較 ? 高，指令執(zhí)行速度也較高。 ? DSP體系結(jié)構(gòu)需要具備以下特點(diǎn)： ? 能夠非?？焖俚赜?jì)算出總和的乘加（ MAC）模塊，而通用處理器可 ? 能要花費(fèi)多個(gè)周期才能計(jì)算出一個(gè)乘積。 ? 支持通過移位操作完成對(duì)位的處理。 ? 獨(dú)立的地址生成單元產(chǎn)生存儲(chǔ)器單元的地址，這樣使訪問存儲(chǔ)器 ? 變得更加快速。 ? 專門的硬件實(shí)現(xiàn)循環(huán)。通過硬件可以增加循環(huán)計(jì)數(shù)器，將計(jì)數(shù)值 ? 與最終目標(biāo)值進(jìn)行比較，執(zhí)行循環(huán)之后再轉(zhuǎn)到循環(huán)頂部等。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? ? 標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)有兩大體系： ? 精簡指令集計(jì)算機(jī)（ reduced instruction set puter,RISC） 處理器 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ plex instruction set puter,CISC） 處理器 .這兩種指令集結(jié)構(gòu)的重要區(qū)別之一是其指令功能的強(qiáng)弱不同。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? ? CISC結(jié)構(gòu)追求的目標(biāo)是強(qiáng)化指令功能，減少程序的指令條數(shù)，從而 達(dá)到 提高性能的目的。 ? CISC體系的設(shè)計(jì)思想就是基于使用大量的指令，包括復(fù)雜指令。它 的優(yōu)點(diǎn) 是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)比較容易，因?yàn)槊恳粋€(gè)簡單的或者復(fù)雜的操作都 有相應(yīng) 的指令。如為了適應(yīng)所處理數(shù)據(jù)的不同長度， CISC設(shè)計(jì)有 8位、 16位甚至 32位的指令，還有專門用于浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的指令。對(duì)程序設(shè)計(jì)者來書 ，CISC系統(tǒng)可用簡單的指令組合解決一個(gè)比較復(fù)雜的問題 。CISC指令系統(tǒng)趨于多用途、強(qiáng)功能化，且面向高級(jí)語言發(fā)展。但它 又把 指令系統(tǒng)帶向龐大化、復(fù)雜化，使得設(shè)計(jì)處理器的電路非常復(fù)雜， 設(shè)計(jì) 周期長、難保正確性、維護(hù)困難。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? RISC計(jì)算機(jī)指令集 ? 在對(duì)各條指令使用頻率的統(tǒng)計(jì)分析中發(fā)現(xiàn)，最常使用的是一些比較簡 ? 單的指令，而這些指令數(shù)占指令總數(shù)的 20%，但它們?cè)诔绦蛑谐霈F(xiàn)的頻率 ? 卻占 80%。這個(gè)結(jié)論后來被稱為“ 20%對(duì) 80%率”。 ? 因此如果從指令系統(tǒng)中去掉一些不常用的指令，特別是那些復(fù)雜的指 ? 令就可以降低處理器電路的復(fù)雜程度，使處理器以更快的速度、更高的 ? 頻率運(yùn)行，從而提高整個(gè)計(jì)算機(jī)的執(zhí)行速度。根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思路設(shè) ? 計(jì)出來的處理器被稱為精簡指令集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即 RISC。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? RISC機(jī)的特點(diǎn)： ? ①選取一些使用頻率高、很有用但不復(fù)雜的簡單指令。 ? ②指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。 ? ③只有取數(shù) /存數(shù)指令會(huì)訪問存儲(chǔ)器，其余指令的執(zhí)行都在寄存器之間進(jìn) ? 行，即限制內(nèi)存訪問。 ? ④ CPU中通用寄存器數(shù)量相當(dāng)多。 ? ⑤大部分指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。 ? ⑥采用流水線組織。 ? ⑦以硬布線控制邏輯為主，不用或少用微程序控制。 ? ⑧特別重視編譯工作，以簡單有效的方式支持高級(jí)語言，減少程序執(zhí)行 ? 時(shí)間。 二、嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? RISC和 CISC的差異： ? ①指令系統(tǒng)： RI
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