西電嵌入式系統(tǒng)與SoC設(shè)計(jì)

1、1嵌入式系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)與SoCSoC設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)李李 康康 西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院2教材3課程實(shí)施目標(biāo)了解現(xiàn)代了解現(xiàn)代SoC嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法學(xué)；嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法學(xué)；學(xué)會(huì)利用軟硬件協(xié)同思想進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；學(xué)會(huì)利用軟硬件協(xié)同思想進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)；n 嵌入式系統(tǒng)描述的基本模型與工具；嵌入式系統(tǒng)描述的基本模型與工具；n 如何將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成需要的實(shí)現(xiàn)；如何將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成需要的實(shí)現(xiàn)； 了解基于了解基于SoC硬件系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)流程；硬件系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)流程； 理解嵌入式理解嵌入式SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程 課程核心：建立系統(tǒng)觀念！課程核心：建立系統(tǒng)觀念！4嵌入式系

2、統(tǒng)理論嵌入式系統(tǒng)理論嵌入式體系結(jié)構(gòu)嵌入式體系結(jié)構(gòu) 嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng) 嵌入式軟硬件開(kāi)發(fā)嵌入式軟硬件開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理計(jì)算體系結(jié)構(gòu)計(jì)算體系結(jié)構(gòu)信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)微機(jī)原理與接口微機(jī)原理與接口C程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)HDL語(yǔ)言語(yǔ)言線(xiàn)性電路設(shè)計(jì)線(xiàn)性電路設(shè)計(jì) 數(shù)字電路設(shè)計(jì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)可編程器件應(yīng)用可編程器件應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)課程承上啟下的作用嵌入式系統(tǒng)課程承上啟下的作用課程所起的作用從“菜鳥(niǎo)”到“高手”？理論實(shí)踐菜鳥(niǎo)高手工匠理論家學(xué)校如何定位？老師如何定位？學(xué)生如何定位？全才？專(zhuān)才？研發(fā)？測(cè)試？生產(chǎn)？硬件？軟件？驅(qū)動(dòng)？OS？應(yīng)用？6課程實(shí)施介紹基于介紹基于SoC的嵌入式

3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本技術(shù)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本技術(shù) 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)；軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)；n 嵌入式系統(tǒng)描述的計(jì)算模型（嵌入式系統(tǒng)描述的計(jì)算模型（FSMD）；）；n 軟硬件協(xié)同的處理器設(shè)計(jì)；軟硬件協(xié)同的處理器設(shè)計(jì)；n 將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成需要的實(shí)現(xiàn)；將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成需要的實(shí)現(xiàn)； 嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程-基于基于ARM的的SoC系系統(tǒng)開(kāi)發(fā)統(tǒng)開(kāi)發(fā) 實(shí)際的實(shí)際的SoC設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程-數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例；數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例；7課程考查方法 上機(jī)實(shí)驗(yàn)與平時(shí)： 40% 期末考試： 60%8第第1 1課課 嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述1. 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展2. 嵌入式系統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題3. MOORE定律導(dǎo)致新的設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展定律導(dǎo)致新的設(shè)計(jì)方法學(xué)的發(fā)展91. 1. 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展什么是嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域10桌面通用型桌面通用型高端服務(wù)型高端服務(wù)型小型專(zhuān)用型小型專(zhuān)用型1.1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的劃分111.2 嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)定義 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用基礎(chǔ)，采用可剪裁可剪裁軟硬件，適用于對(duì)功能、可軟硬件，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于

5、實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能視或管理等功能 121.3 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)(1)p嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行任務(wù)的單一性單一性n心臟監(jiān)視器只需運(yùn)行信號(hào)輸入、信號(hào)處理、心電圖顯示任務(wù)心臟監(jiān)視器只需運(yùn)行信號(hào)輸入、信號(hào)處理、心電圖顯示任務(wù)n如要更改任務(wù)，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或在線(xiàn)維護(hù)如要更改任務(wù)，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或在線(xiàn)維護(hù)131.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)(2)p嵌入式系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)具有嚴(yán)格的約束嵌入式系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)具有嚴(yán)格的約束n成本成本n大小大小n性能性能n功耗功耗141.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用特

6、點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)(3)p嵌入式系統(tǒng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性和和反應(yīng)性反應(yīng)性有有高要求。高要求。p實(shí)時(shí)系統(tǒng)：指系統(tǒng)能夠在限定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)提供所實(shí)時(shí)系統(tǒng)：指系統(tǒng)能夠在限定的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)提供所需水平的服務(wù)。需水平的服務(wù)。p嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分為：嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)可分為：w強(qiáng)實(shí)時(shí)型：響應(yīng)時(shí)間強(qiáng)實(shí)時(shí)型：響應(yīng)時(shí)間ssmsms級(jí)；級(jí)；w一般實(shí)時(shí)：響應(yīng)時(shí)間一般實(shí)時(shí)：響應(yīng)時(shí)間msmss s級(jí)；級(jí)；w弱實(shí)時(shí)型：響應(yīng)時(shí)間弱實(shí)時(shí)型：響應(yīng)時(shí)間s s級(jí)以上。級(jí)以上。151.3 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)(4)p嵌入式系統(tǒng)中使用的操作系統(tǒng)一般是嵌入式系統(tǒng)中使用的操作系統(tǒng)一般是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)p嵌入式實(shí)時(shí)

7、操作系統(tǒng)數(shù)量眾多，如：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)數(shù)量眾多，如：nVxWorksnWindows CEnQNX161.3 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)(5)p嵌入式系統(tǒng)大都有嵌入式系統(tǒng)大都有功耗約束功耗約束。 ZebraNet （普林斯頓大學(xué)）n一個(gè)設(shè)計(jì)用于監(jiān)控野生斑馬群的移動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。每個(gè)斑馬佩戴一一個(gè)設(shè)計(jì)用于監(jiān)控野生斑馬群的移動(dòng)規(guī)律的系統(tǒng)。每個(gè)斑馬佩戴一個(gè)套環(huán)節(jié)點(diǎn)，包含個(gè)套環(huán)節(jié)點(diǎn)，包含GPSGPS、無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、處理器、太陽(yáng)能供電電池。、無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、處理器、太陽(yáng)能供電電池。n處理器周期讀取處理器周期讀取GPSGPS信息保存在信息保存在memorymemory中；套環(huán)每三分鐘讀取一次中；套環(huán)每

8、三分鐘讀取一次位置信息以及指示斑馬在陽(yáng)光下還是在樹(shù)蔭下的信息；每小時(shí)套環(huán)位置信息以及指示斑馬在陽(yáng)光下還是在樹(shù)蔭下的信息；每小時(shí)套環(huán)要花費(fèi)三分鐘詳細(xì)的讀取數(shù)據(jù)判斷斑馬的速度，每匹斑馬每天產(chǎn)生要花費(fèi)三分鐘詳細(xì)的讀取數(shù)據(jù)判斷斑馬的速度，每匹斑馬每天產(chǎn)生6KB6KB的數(shù)據(jù)。每當(dāng)生物學(xué)家到達(dá)一定的區(qū)域范圍內(nèi)，套環(huán)才發(fā)送數(shù)的數(shù)據(jù)。每當(dāng)生物學(xué)家到達(dá)一定的區(qū)域范圍內(nèi)，套環(huán)才發(fā)送數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)。據(jù)到網(wǎng)絡(luò)。17MicrocontrollerCCD preprocessorPixel coprocessorA2DD2AJPEG codecDMA controllerMemory controllerISA bus in

9、terfaceUARTLCD ctrlDisplay ctrlMultiplier/AccumDigital camera chiplensCCDHardwareSoftware1.4 嵌入式系統(tǒng)實(shí)例嵌入式系統(tǒng)實(shí)例-數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)182.1 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-航天航天國(guó)際空間站好奇號(hào)火星車(chē) 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)192.2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-軍事戰(zhàn)斧導(dǎo)彈全球鷹無(wú)人機(jī)武裝直升機(jī)202.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-通信路由交換設(shè)備無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡手機(jī)212.4 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-汽車(chē)汽車(chē)電子設(shè)備一覽222.5 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-醫(yī)療飛利浦智能藥丸檢測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)距離看護(hù)系統(tǒng) 232.6 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用-家居與娛樂(lè)XboX3

10、60PS3Wii24InTouch 信息交互系統(tǒng)2.7 嵌入式技術(shù)的應(yīng)用智能家居嵌入式技術(shù)的應(yīng)用智能家居電子涂鴉墻移動(dòng) Skype電話(huà)智能插座英特爾智能家庭能源管理252.8 嵌入式技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用可穿戴系統(tǒng)嵌入式技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用可穿戴系統(tǒng)美國(guó)麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的 數(shù)位人系統(tǒng)視頻眼鏡262.9 嵌入式技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用智能機(jī)器嵌入式技術(shù)未來(lái)的應(yīng)用智能機(jī)器機(jī)器人iPhone遙控272. 2. 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程嵌入式系統(tǒng)發(fā)展歷程28嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成p嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件嵌入式系

11、統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)（可選），以及用戶(hù)的設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)（可選），以及用戶(hù)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)等四個(gè)部分組成應(yīng)用軟件系統(tǒng)等四個(gè)部分組成 29一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用一個(gè)典型的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用30嵌入式微處理器嵌入式微處理器p10001000多種硬件處理器，分為多種硬件處理器，分為MCUMCU、DSPDSP、MPUMPU、SOCSOCnARM RISC ARM RISC （ARMARM）nTMS320 DSPTMS320 DSP（TITI）nTrimediaTrimedia （PhilipsPhilips）nStrongARMStrongARM （IntelIntel

12、）nXscaleXscale （IntelIntel）nMIPS RISC MIPS RISC （MIPSMIPS）nDragonBallDragonBall（MotorolaMotorola）nX86 (Intel)X86 (Intel)31外圍硬件設(shè)備外圍硬件設(shè)備 （1/2）p片外總線(xiàn)：片外總線(xiàn)：連接系統(tǒng)各個(gè)部件，進(jìn)行互連和傳輸信息的信號(hào)線(xiàn)。連接系統(tǒng)各個(gè)部件，進(jìn)行互連和傳輸信息的信號(hào)線(xiàn)。nESIAESIA總線(xiàn)、總線(xiàn)、SCSISCSI總線(xiàn)、總線(xiàn)、PCIPCI總線(xiàn)總線(xiàn)nAMBAAMBA總線(xiàn)：總線(xiàn)：ARMARM研發(fā)的總線(xiàn)規(guī)范研發(fā)的總線(xiàn)規(guī)范n專(zhuān)用總線(xiàn)專(zhuān)用總線(xiàn)wCompactPCICompactPC

13、I總線(xiàn)：工業(yè)控制總線(xiàn)：工業(yè)控制wCANCAN總線(xiàn)：汽車(chē)電子總線(xiàn)總線(xiàn)：汽車(chē)電子總線(xiàn)w1553B1553B總線(xiàn)：航空工業(yè)總線(xiàn)總線(xiàn)：航空工業(yè)總線(xiàn)p電子盤(pán)：電子盤(pán)：采用采用flashflash芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，體積小、功耗低、抗震芯片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，體積小、功耗低、抗震nDOCDOC：Disk on ChipDisk on ChipnDOMDOM：IDEIDE電子盤(pán)電子盤(pán)nCFCF：CompactFlashCompactFlashnSMSM：Smart MediaSmart MedianMSMS：Memory StickMemory Stick32外圍硬件設(shè)備外圍硬件設(shè)備 （2/2）pI/OI/O設(shè)備設(shè)備nA/

14、DA/D、D/AD/An中斷控制器中斷控制器nUARTUARTnLCDLCDp通訊設(shè)備通訊設(shè)備n有線(xiàn)通訊：有線(xiàn)通訊：IEEE1394IEEE1394、USBUSBn無(wú)線(xiàn)通訊：無(wú)線(xiàn)通訊：IrDAIrDA、BluetoothBluetooth、802.11b/g802.11b/g33嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)p典型的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（典型的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOSRTOS）n近近200200種操作系統(tǒng)，種操作系統(tǒng)，VxWorksVxWorks、QNXQNX、WinCEWinCE、PalmOSPalmOSn面向面向SOCSOC的操作系統(tǒng)：的操作系統(tǒng)：GoogleGoogle的的And

15、riodAndriod、SymbianSymbian的的EpocEpoc、Express LogicExpress Logic的的ThreadXThreadX、ATIATI的的NucleusNucleusn開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)：開(kāi)放源碼的操作系統(tǒng)：LinuxLinux系列、系列、uCuC/OS/OS、AndriodAndriodp典型性能指標(biāo)典型性能指標(biāo)n內(nèi)核大?。簬變?nèi)核大小：幾K K幾百幾百K K；n調(diào)度時(shí)間片：調(diào)度時(shí)間片：1ms1ms；n實(shí)時(shí)任務(wù)響應(yīng)時(shí)間：實(shí)時(shí)任務(wù)響應(yīng)時(shí)間：20204040微妙微妙n一般任務(wù)響應(yīng)時(shí)間：一般任務(wù)響應(yīng)時(shí)間：2020微妙幾百毫秒微妙幾百毫秒342. 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展

16、歷程嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程p嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)于嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，年代，4040多年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技多年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)蓬勃發(fā)術(shù)、電子信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)迅猛擴(kuò)大，已深入生產(chǎn)和生活的各個(gè)角落。展，市場(chǎng)迅猛擴(kuò)大，已深入生產(chǎn)和生活的各個(gè)角落。p嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的三個(gè)階段嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的三個(gè)階段n嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起 （1960196019701970）n嵌入式系統(tǒng)走向繁榮，軟件、硬件日臻完善（嵌入式系統(tǒng)走向繁榮，軟件、硬件日臻完善（1971197119891989）n嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向

17、縱深化發(fā)展嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深化發(fā)展 （19901990至今）至今）35嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起p第一代電子管計(jì)算機(jī)第一代電子管計(jì)算機(jī)(1946(194619571957年年) )，無(wú)法滿(mǎn)足嵌入式計(jì)算所要求，無(wú)法滿(mǎn)足嵌入式計(jì)算所要求的體積小、重量輕、耗電少、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等一系列要求。的體積小、重量輕、耗電少、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等一系列要求。p6060年代，第二代晶體管計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用：年代，第二代晶體管計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用：n第一臺(tái)機(jī)載專(zhuān)用數(shù)字計(jì)算機(jī)是美國(guó)海軍艦載轟炸機(jī)第一臺(tái)機(jī)載專(zhuān)用數(shù)字計(jì)算機(jī)是美國(guó)海軍艦載轟炸機(jī)“民團(tuán)團(tuán)員民團(tuán)團(tuán)員”號(hào)研制的多功能數(shù)字分析器號(hào)研制的多

18、功能數(shù)字分析器(Verdan(Verdan) )。n19621962年美國(guó)乙烯廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)裝置中的第一個(gè)直接數(shù)字控制。年美國(guó)乙烯廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)裝置中的第一個(gè)直接數(shù)字控制。p1965196519701970年，第三代集成電路化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用：年，第三代集成電路化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用：n第一次使用機(jī)載數(shù)字計(jì)算機(jī)控制：第一次使用機(jī)載數(shù)字計(jì)算機(jī)控制：19651965年發(fā)射的年發(fā)射的Gemini3Gemini3號(hào)號(hào)n第一次通過(guò)容錯(cuò)來(lái)提高可靠性：第一次通過(guò)容錯(cuò)來(lái)提高可靠性：19681968年阿波羅年阿波羅4 4號(hào)、土星號(hào)、土星5 5號(hào)。號(hào)。36嵌入式系統(tǒng)走向繁榮，軟、硬件日臻完善嵌入式系統(tǒng)走向繁榮，軟、硬件日臻完

19、善p嵌入式系統(tǒng)的大發(fā)展是在微處理問(wèn)世之后：嵌入式系統(tǒng)的大發(fā)展是在微處理問(wèn)世之后：n19711971年年1111月，月，IntelIntel公司推出了第一片微處理器公司推出了第一片微處理器Intel4004Intel4004。 人們?cè)僖膊槐貫樵O(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)而研制專(zhuān)用的電路、專(zhuān)用的運(yùn)人們?cè)僖膊槐貫樵O(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)而研制專(zhuān)用的電路、專(zhuān)用的運(yùn)算器了，只需以微處理器為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。算器了，只需以微處理器為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。n19761976年，第一個(gè)單片機(jī)年，第一個(gè)單片機(jī)Intel 8048Intel 8048出現(xiàn)。出現(xiàn)。n19821982年，第一個(gè)年，第一個(gè)DSPDSP出現(xiàn)，比同期的出現(xiàn)，比同期的CPUCP

20、U快快10105050倍。倍。n8080年代后期，第三代年代后期，第三代DSPDSP芯片出現(xiàn)。芯片出現(xiàn)。p軟件技術(shù)的進(jìn)步使嵌入式系統(tǒng)日臻完善：軟件技術(shù)的進(jìn)步使嵌入式系統(tǒng)日臻完善：n早期嵌入式系統(tǒng)：采用早期嵌入式系統(tǒng)：采用匯編語(yǔ)言，基本不采用操作系統(tǒng)匯編語(yǔ)言，基本不采用操作系統(tǒng)n硬件的提升硬件的提升n軟件技術(shù)發(fā)展軟件技術(shù)發(fā)展37嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深化發(fā)展嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深化發(fā)展 p應(yīng)用充分普及：應(yīng)用充分普及：工業(yè)控制、數(shù)字化通訊、數(shù)字化家電工業(yè)控制、數(shù)字化通訊、數(shù)字化家電n汽車(chē)汽車(chē)：5050個(gè)以上嵌入式微處理器個(gè)以上嵌入式微處理器n飛機(jī)：飛機(jī)：7070個(gè)以上嵌入式系統(tǒng)個(gè)以上嵌入式系統(tǒng)p嵌入

21、式微處理器嵌入式微處理器3232位、位、6464位位p嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使用比率越來(lái)越高嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使用比率越來(lái)越高n早期：早期：1010；9090年代初：年代初：3030；目前：；目前：80809090p嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具越來(lái)越豐富嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具越來(lái)越豐富p嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈形成嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈形成383. IC制造業(yè)的摩爾定律制造業(yè)的摩爾定律392.3.2 設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)率的指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)100,00010,0001,0001001010.10.01198319811987198919911993198519951997199920012003200520072009設(shè)計(jì)效

22、率(K) 晶體管./人 月.402.3.4 設(shè)計(jì)效率的差距盡管過(guò)去幾十年來(lái)設(shè)計(jì)效率得到了大大提高，但仍然跟不上芯片盡管過(guò)去幾十年來(lái)設(shè)計(jì)效率得到了大大提高，但仍然跟不上芯片容量的增長(zhǎng)速度。容量的增長(zhǎng)速度。10,0001,0001001010.10.010.001每芯片中的每芯片中的邏輯晶體管邏輯晶體管（百萬(wàn)）（百萬(wàn)）100,00010,00010001001010.10.01晶體管（千）/設(shè)計(jì)師-月198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009IC capacityproductivityGap412.3.4 設(shè)計(jì)效率的差

23、距1981 高級(jí)芯片設(shè)計(jì)需要100 人-月n10,000 transistors / 100 transistors/month2002高級(jí)芯片設(shè)計(jì)需要30,000 人-月n150,000,000 / 5000 transistors/month設(shè)計(jì)成本從$1M 增加到 $300M10,0001,0001001010.10.010.001每芯片中的邏輯每芯片中的邏輯晶體管晶體管（百萬(wàn)）（百萬(wàn)）100,00010,00010001001010.10.01生產(chǎn)效率晶體管(K)/人-月.198119831985198719891991199319951997199920012003200520072

24、009IC capacityproductivityGap42人月神化增加設(shè)計(jì)師會(huì)降低個(gè)人效率，有時(shí)會(huì)延長(zhǎng)項(xiàng)目完成時(shí)間。增加設(shè)計(jì)師會(huì)降低個(gè)人效率，有時(shí)會(huì)延長(zhǎng)項(xiàng)目完成時(shí)間。現(xiàn)實(shí)中，由于團(tuán)隊(duì)管理和交流的復(fù)雜性，使得每個(gè)人的現(xiàn)實(shí)中，由于團(tuán)隊(duì)管理和交流的復(fù)雜性，使得每個(gè)人的設(shè)計(jì)效率降低。設(shè)計(jì)效率降低。1020304001000020000300004000050000600004324191615161823TeamIndividualMonths until completionNumber of designers1M 晶體管, 1個(gè)設(shè)計(jì)師=5000 trans/month每增加一個(gè)設(shè)計(jì)師減少 1

25、00 trans/month2 個(gè)設(shè)計(jì)師時(shí)，每個(gè)的效率是 4900晶體管/month each433. 3. 摩爾定律導(dǎo)致新的設(shè)計(jì)方法學(xué)摩爾定律導(dǎo)致新的設(shè)計(jì)方法學(xué)協(xié)同設(shè)計(jì)的階梯協(xié)同設(shè)計(jì)的階梯軟硬件的協(xié)同軟硬件的協(xié)同442.3.2 設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)協(xié)同設(shè)計(jì)的階梯協(xié)同設(shè)計(jì)的階梯ImplementationAssembly instructionsMachine instructionsRegister transfersCompilers(1960s,1970s)Assemblers, linkers(1950s, 1960s)Behavioral synthesis(1990s)RT synthesis(1980s, 1990s)Logic synthesis(1970s, 1980s)Microprocessor plus program bits: “softw