嵌入式接口與應(yīng)用技術(shù)-在線瀏覽
2025-02-25 06:11本頁(yè)面
【正文】 M處理器結(jié)構(gòu) 從一下四個(gè)方面介紹： ? ARM和 Thumb狀態(tài) ? RISC技術(shù) ? 流水線技術(shù) ? 超標(biāo)量執(zhí)行 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 ARM和 Thumb狀態(tài) V4版以后 有： ? 32位 ARM指令集 ? 16位 Thumb指令集，功能是 ARM指令集的功能子集。 ARM32位體系結(jié)構(gòu)目前被公認(rèn)為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的 32位嵌入式 RISC微處理器結(jié)構(gòu)。諾依曼體系結(jié)構(gòu)模型 指令寄存器 控制器 數(shù)據(jù)通道 輸入 輸出 中央處理器 存儲(chǔ)器 程序 指令 0 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 0 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 哈佛體系結(jié)構(gòu) 指令寄存器 控制器 數(shù)據(jù)通道 輸入 輸出 中央處理器 程序存儲(chǔ)器 指令 0 指令 1 指令 2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù) 0 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 地址 指令 地址 數(shù)據(jù) NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 ARM簡(jiǎn)介 ARM（ Advanced RISC Machines） 系列微處理器，采用的ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（ IP）核都是由 ARM公司提供的。NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù) NEUSOFT Institute of information Technology .ChengDu 成都東軟信息技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 楊宗德 02882878167 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 嵌入式系統(tǒng)的軟 /硬件框架 嵌入式微處理器SDRAMROMI/OA/DD/A人機(jī)交互接口通用接口實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)( RTOS)圖形用戶接口BSP/HAL 硬 件抽象層/板 極支持包任務(wù)管理文件系統(tǒng)應(yīng)用程序嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件層軟件層中間層功能層NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 ? 馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu) ? CISC與 RISC ? IP 核 ? 流水線 ? 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 馮 ARM公司本身不生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。從版本 1到版本 6， ARM體系的指令集功能不斷擴(kuò)大。 ARM7TDMI核以后， T變種的 ARM微處理器有兩種工作狀態(tài)： ? ARM狀態(tài) ? Thumb狀態(tài)。 ? 進(jìn)入 Thumb狀態(tài)：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 （ 位 [0]） 為 1時(shí) ， 執(zhí)行 BX指令 。 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 CISC和 RISC CISC：復(fù)雜指令集（ Complex Instruction Set Computer） 具有大量的指令和尋址方式 8/2原則： 80%的程序只使用 20%的指令 大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運(yùn)行。 – 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 : RAM, memory controller。 – 多媒體處理 : MPEG/JPEG 。 – 數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) – 通信 : Ether controller, router, NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 IP核的種類 ? Soft Cores(“code”)（軟核） – HDL語(yǔ)言描述 – 靈活度高，可修改 – 與工藝獨(dú)立，可根據(jù)具體的加工工藝重新綜合； – IP很難保護(hù) ? Firm cores(“code+structure”)(固核） – 邏輯綜合后的描述 – 與工藝相關(guān) ? Hard cores(“physical”)(硬核） – 物理綜合后的描述 – 準(zhǔn)備流片 – 包含工藝相關(guān)的布局和時(shí)序信息 – IP很容易保護(hù) – 多數(shù)的處理器和存儲(chǔ)器 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 IP核的商業(yè)模型 三種模式 一、 計(jì)者提供設(shè)計(jì)和工具的許可證 – DSP Group (Pine and Oak Cores), 3Soft, ARM – 提供包括 HDL在內(nèi)的模擬模型，工具或仿真器 – 使用者負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造 二、 核廠商設(shè)計(jì)并制造集成電路芯片 – TI, Motorola, Lucent – VLSI, SSI, Cirrus, Adaptec 三、 核廠商賣核 , 負(fù)責(zé)為客戶設(shè)計(jì)并制造芯片 – LSI logic, TI, Lucent NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 IP核的市場(chǎng)構(gòu)成 ? 74% 為硬件設(shè)計(jì)廠商 . ? 26% 將購(gòu)買 IP 核 : ? 40% hard, 68% soft, 32% firm NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 ARM的 IP核 固化宏單元（硬核） ARM920T ARM7TDMI ARM720T ARM1022E 可綜合內(nèi)核（軟核） ARM926EJS ARM7TDMIS ARM1026EJS 測(cè)試芯片 ARM10200E NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 流水線技術(shù) 流水線技術(shù)：幾個(gè)指令可以并行執(zhí)行 ?提高了 CPU的運(yùn)行效率 ?內(nèi)部信息流要求通暢流動(dòng) 譯碼 取指 執(zhí)行 add 譯碼 取指 執(zhí)行 sub 譯碼 取指 執(zhí)行 cmp 時(shí)間 Add Sub Cmp NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 指令流水線 — 以 ARM為例 ? 為增加處理器指令流的速度， ARM7 系列使用 3級(jí)流水線 . – 允許多個(gè)操作同時(shí)處理，比逐條指令執(zhí)行要快。 CE=0，使能。 NEUSOFT Institute of Information Technology, ChengDu Date: 12. Sept. 2022 存儲(chǔ)器的性能 大容量、高速度、低價(jià)格是評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器性能的三個(gè)主要指標(biāo)，也是存儲(chǔ)體系設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。其中 W為存儲(chǔ)體的字長(zhǎng) (單位為位或字節(jié) )， l為單個(gè)存儲(chǔ)體的字?jǐn)?shù)， m為并行工作的存儲(chǔ)體個(gè)數(shù)。其中 TM是連續(xù)起動(dòng)一個(gè)存儲(chǔ)器所必要的時(shí)間間隔， TM＞ TA。
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