【正文】 224 = 11100000 = 27= 2134127 S = 0 E=134 = 10000110 M=1100000 00000000 00000000 0 10000110 1100000 00000000 00000000 單精度浮點(diǎn)格式： S占 1位， E占 8位， M占 23位 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 80 雙精度浮點(diǎn)格式 ： S占 1位， E占 11位， M占 52位 例：將 224轉(zhuǎn)換成雙精度浮點(diǎn)數(shù) 解 224 = 11100000 = 27= 210301023 S = 0 E=1030 = 10000000110 M=110...0(共 50個(gè)“ 0”) 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 81 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍 ? 浮點(diǎn)數(shù)的溢出表現(xiàn)為階碼的溢出 ? 浮點(diǎn)數(shù)的上溢 (overflow) ? 數(shù)據(jù)太大，以至于大于階碼所能表示的數(shù)據(jù) ? 浮點(diǎn)數(shù)的下溢 (underflow) ? 數(shù)據(jù)太小，以至于小于階碼所能表示的數(shù)值 負(fù)上溢 負(fù)下溢 正下溢 正上溢圖 2 2 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍 ? + ?負(fù)數(shù) 正數(shù)0嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 82 浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍與表示精度 ? 浮點(diǎn)數(shù)表示法可以擴(kuò)大數(shù)值表示的范圍 ? 浮點(diǎn)數(shù)表示法未增加表示數(shù)值的個(gè)數(shù) ? 絕對值越大，浮點(diǎn)數(shù)分布越稀疏 ? 階碼位數(shù)越多，數(shù)據(jù)表示的范圍就越大 ? 尾數(shù)位數(shù)越多，數(shù)據(jù)表示的精度越高 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 83 (3) 邏輯運(yùn)算 ? 按位運(yùn)算 ? 分別考慮每一位信息 ? 基本的邏輯運(yùn)算 ? 邏輯與、邏輯或、邏輯非 ? 移位操作 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 84 移位運(yùn)算 算術(shù)左移： 算術(shù)右移： 邏輯左移： 邏輯右移： 0 小循環(huán)左移： 小循環(huán)右移： 大循環(huán)左移： 大循環(huán)右移： C C C 0 0 C C C C C ?算術(shù)移位 ?邏輯移位 ?左移 ?右移 ?循環(huán)移位 ?小循環(huán) ?大循環(huán) 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 85 例： 已知一個(gè) 8位寄存器中的數(shù)據(jù)為 11001011，求以下移位運(yùn)算后寄存器的結(jié)果及標(biāo)志位 C的值。 (1) 算術(shù)左移， (2) 算術(shù)右移， (3) 循環(huán)右移。 解： ? (1) 10010110， C=1。 ? (2) 11100101， C=1。 ? (3) 11100101， C=1。 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 86 5 嵌入式系統(tǒng)簡介 ? ENIAC（ 1946） (Electronic Numerical Integrator And Computer) ? 美國第一臺由程序控制的電子數(shù)字計(jì)算機(jī) ? 全電子，不存儲程序，十進(jìn)制 ? EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer) ? 二進(jìn)制，存儲程序，馮 ?諾依曼結(jié)構(gòu) ? IBM、 DEC、 Cray、 Intel ? 電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 87 摩爾定律 ? 芯片的容量每 1824個(gè)月增加一倍 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 88 年份 大事 年份 大事 1938 Konrad Zuse建成了第一臺二進(jìn)制的機(jī)電式通用計(jì)算機(jī)Z1 1965 DEC推出 PDP8，采用晶體管線路 1943 Alan Turing等建成了一臺真空管計(jì)算機(jī) 1968 Seymour Cray設(shè)計(jì)成功 CDC 7600超級計(jì)算機(jī)， 40MFLOPS 1945 ENIAC 1971 Intel推出第一個(gè)微處理器芯片 4004 1947 由 IBM公司和哈佛大學(xué)共同制成自動機(jī)電式哈佛 Mark I計(jì)算機(jī) 1972 DEC推出 PDP11 1948 曼徹斯特 Mark I成為第一臺存儲程序的數(shù)字計(jì)算機(jī) 1975 第一臺微型機(jī) Altair8800研制成功 1952 EDVAC研制成功 1976 Cray1研制成功，第一臺向量結(jié)構(gòu)超級計(jì)算機(jī) 1952 IBM制成第一臺軍用的存儲程序電子計(jì)算機(jī) IBM 701 1977 Tony和 Commodore推出商品微型機(jī) 1954 Univac1103A成為第一臺商業(yè)計(jì)算機(jī)，采用磁芯存儲器 1980 Apollo公司研制成第一臺工程工作站 1956 采用晶體管的 Univac商用計(jì)算機(jī)開發(fā)成功 1981 IBM推出 PC機(jī) 1960 DEC公司 11月研制成 PDP1，第一臺具有顯示器和鍵盤的商用計(jì)算機(jī) 1982 Cray XMP推出，將兩臺 Cray1鏈接在一起 1961 IBM公司研制成 7030，號稱超級計(jì)算機(jī) 1982 日本啟動”第五代”計(jì)算機(jī)項(xiàng)目 1962 英國研制成 Atlas計(jì)算機(jī)，首次采用虛擬存儲器和流水操作 1985 Cray2和 Connection Machine研制成功，性能均達(dá)每秒十億次運(yùn)算 1964 IBM宣布 System/360 1989 Cray3研制成功，采用砷化鎵芯片 1964 CDC 6600研制成功，第一臺商用超級計(jì)算機(jī) 1991 Cray YMP C90研制成功，采用 16個(gè)處理機(jī) 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 89 ENIAC 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 90 計(jì)算機(jī)的分類 ? 超級計(jì)算機(jī) ? 用于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域 ? 大型計(jì)算機(jī) ? 多用戶的通用計(jì)算機(jī) ? 小型計(jì)算機(jī) ? 體積小 、 成本低 ， 通用性強(qiáng) ? 桌上型計(jì)算機(jī) 微機(jī) PC機(jī) ? 強(qiáng)大的圖形功能 ,成本低、應(yīng)用廣 ? 嵌入式計(jì)算機(jī) ? 成為其它設(shè)備的一部分 服務(wù)器 2022：日本“京”最大性能為( ) 2022：中國天河一號 A只有 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 91 嵌入式系統(tǒng) ? 定義： 以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 ? 與 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 相對立的是 通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) , 例如PC機(jī) . 這類計(jì)算機(jī)的軟件和硬件系統(tǒng)功能通常較豐富 ,可以滿足用戶的不同的需求。 ? 嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到我們生活中的每個(gè)角落 ，工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費(fèi)電子，例子：手持的 MP3/MP智能手機(jī)、家用電器、變頻器、檢測儀器等。 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 92 ? 面向特定應(yīng)用 ? 以通用微處理器 /微控制器作為內(nèi)核 ? 集成其他接口電路和存儲器接口 ? 成本低 ? SoC技術(shù) ? 低功耗 ? 實(shí)時(shí)性 ? 強(qiáng)實(shí)時(shí)性 vs弱實(shí)時(shí)性 ? 高可靠 ? Watchdog技術(shù) ? 免維護(hù) 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 93 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 科學(xué)計(jì)算 ? 氣象學(xué)、天文學(xué)、量子化學(xué)、空氣動力學(xué)、核物理學(xué)、圖像學(xué)、模式識別、基因工程學(xué)、分子生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué) ? 工程計(jì)算 ? 工程設(shè)計(jì)、自動控制和自動測量 ? 信息處理 ? 事務(wù)處理、信息管理、通信 ? 信息電器（嵌入式系統(tǒng)為主） ? 可視電話、電子書籍、網(wǎng)絡(luò)游戲、個(gè)人數(shù)字助理、家用電器控制 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 94 嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 無線通信領(lǐng)域： 手機(jī)、 PDA ? 消費(fèi)類電子產(chǎn)品： 數(shù)字媒體播放器、游戲機(jī) ? 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用： 語音及視頻處理、數(shù)字機(jī)頂盒、 VoIP ? 成像和安全產(chǎn)品： 數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、 SIM智能卡 ? 工業(yè)控制與儀器儀表： ? 其他領(lǐng)域 嵌入式系統(tǒng)原理與實(shí)驗(yàn) 95 Lexmark Z52 Color Jetprinter Samsung ML5100A JVC Pixstar GCX1 HP Jornado 820 Psion Revo Plus HP CapShare Sony MZR90 MiniDisc Nokia 8810 Nokia Mediamaster Nintendo Gameboy Advance Ericsson R380 Alba Bush Inter TV 3Com 10/100 PCI NIC Iomega HipZip Diamond Multimedia Rio 600