3.1.嵌入式處理器課件

1、嵌入式處理器鄔惠峰內(nèi)容安排嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) 典型嵌入式處理器 嵌入式處理器開發(fā) 多核技術(shù) 什么是嵌入式處理器 內(nèi)容安排嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) 典型嵌入式處理器 嵌入式處理器開發(fā) 多核技術(shù) 什么是嵌入式處理器 后PC時代，有一種東西，更加明顯地，把整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈粘合在一起。這種東西叫做：“用戶的真正需求”。衣服的例子各種SOC各種OS技術(shù)特點各異的板級設(shè)計不同消費取向的消費者差異化的產(chǎn)品通用定制化什么是用戶的真正需求產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商：挖掘消費者內(nèi)心需求，向產(chǎn)業(yè)鏈的高端尋求技術(shù)的可行性；板級的設(shè)計者：進一步抽象各個產(chǎn)品廠家的需求，在更基礎(chǔ)的平臺上各種嵌入式SoC處理器和嵌入式操作系統(tǒng)選擇實現(xiàn)的方

2、案；芯片業(yè)者：調(diào)研板級設(shè)計者的真實需求。什么樣的東西應(yīng)該集成？什么樣的東西應(yīng)該給予設(shè)計者靈活性？什么樣的部件應(yīng)該在SoC內(nèi)部預(yù)留更多的資源？什么樣的功能應(yīng)該由OS去做而不是硬件化？芯片設(shè)計者真實的苦惱是不知道自己該設(shè)計出什么，而不是自己如何實現(xiàn)這個設(shè)計。嵌入式時代的產(chǎn)業(yè)鏈價值核心PC時代，Intel與Microsoft最大，核心價值全部掌握在他們的手里，他們對產(chǎn)業(yè)鏈下游具有生殺予奪的權(quán)力，PC作為一種產(chǎn)品，其模式非常固定?，F(xiàn)在：誰能夠找到用戶的真正需求，誰將是產(chǎn)業(yè)鏈條中的王者。嵌入式處理器特點Title低功耗可移動集成度嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，目前據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入

3、式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種;流行體系結(jié)構(gòu)有30幾個系列，其中8051體系的占有多半。生產(chǎn)8051單片機的半導(dǎo)體廠家有20多個，共350多種衍生產(chǎn)品，僅Philips有近100種?，F(xiàn)在幾乎每個半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入式處理器,越來越多的公司有自己的處理器設(shè)計部門。嵌入式處理器的特點繼承了整個PC機時期的技術(shù)成就；種類多；面向應(yīng)用的專用芯片；新技術(shù)的不斷應(yīng)用；使用壽命長；低功耗、低電壓內(nèi)容安排嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) 典型嵌入式處理器 嵌入式處理器開發(fā) 多核技術(shù) 什么是嵌入式處理器 嵌入式硬件系統(tǒng)嵌入式處理器各種類型存儲器模擬電路及電源接口控制器及接插件電源供應(yīng)晶振電路重置電路PortsRO

4、MFLASHDRAMSRAMPrescalerProcessorDMATimerA/DI/O Ports中斷控制器調(diào)試接口 USBLCDKEYBOARDIRDAOTHERS核心處理器外圍電路和存儲器外部設(shè)備硬件無關(guān)軟件系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（RTOS）協(xié)議棧（Protocol Stack）應(yīng)用程序（Application）RTOS核I/O系統(tǒng)RTOS庫文件系統(tǒng)協(xié)議棧（TCP/IP）應(yīng)用程序（Applications）嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動（Device Driver）板級支持包（BSP）實時操作系統(tǒng)（RTOS）協(xié)議棧（Protocol Stack）應(yīng)用程序（Applica

5、tion）硬件無關(guān)軟件系統(tǒng)RTOS核I/O系統(tǒng)RTOS庫文件系統(tǒng)協(xié)議棧（TCP/IP）應(yīng)用程序（Applications）FLASH驅(qū)動SCSI驅(qū)動MMU驅(qū)動Cache驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動硬件抽象層BSP&驅(qū)動硬件CPU存儲 外圍設(shè)備電源硬件層系統(tǒng)軟件層應(yīng)用層存儲結(jié)構(gòu) 馮諾依曼結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu)指令結(jié)構(gòu) RISC CISC VILW 體系結(jié)構(gòu)什么是指令系統(tǒng)指令一般含義:指明要執(zhí)行的操作以及操作的對象.指令系統(tǒng)CPU依靠指令來計算和控制系統(tǒng) CPU在設(shè)計時就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)指CPU能識別和執(zhí)行的所有指令集合 指令系統(tǒng)CISC:Complex Instruction Set C

6、omputer RICS:Reduced Instruction Set Computer VLIW:Very Long(Large) Instruction WordCISC計算機性能的提高往往是通過增加硬件的復(fù)雜性來獲得隨著集成電路技術(shù)（特別是VLSI）的迅速發(fā)展，為了軟件編程方便和提高程序的運行速度，硬件工程師采用的辦法是不斷增加可實現(xiàn)復(fù)雜功能的指令和多種靈活的編址方式。使硬件越來越復(fù)雜，造價也相應(yīng)提高為實現(xiàn)復(fù)雜操作，微處理器除向程序員提供類似各種寄存器和機器指令功能外還通過存于只讀存貯器(ROM)中的微程序來實現(xiàn)其極強的功能 分析每一條指令之后執(zhí)行一系列初級指令運算來完成所需的功能，這

7、種設(shè)計的型式被稱為復(fù)雜指令集計算機(Complex Instruction Set Computer-CISC)結(jié)構(gòu)一般CISC計算機所含的指令數(shù)目至少300條以上，有的甚至超過500條日益龐大的指令系統(tǒng)不僅使計算機研制周期變長，而且還有難以調(diào)試、難以維護等一些自身無法克服的缺點。比如，IBM公司的大、中型計算機，Intel公司的8086、80286、80386微處理器等。RISC采用復(fù)雜指令系統(tǒng)的計算機有著較強的處理高級語言的能力，對提高計算機的性能是有益的IBM公司在紐約Yorktown的JhomasI.Wason研究中心于1975年組織力量研究指令系統(tǒng)的合理性問題，因為當時已感到，日趨龐

8、雜的指令系統(tǒng)不但不易實現(xiàn)而且還可能降低系統(tǒng)性能1979年以帕特遜教授為首的一批科學家也開始在美國加州大學伯克萊分校開展這一研究結(jié)果表明，CISC存在許多缺點首先在這種計算機中各種指令的使用率相差懸殊：一個典型程序的運算過程所使用的80指令只占一個處理器指令系統(tǒng)的20事實上最頻繁使用的指令是取、存和加這些最簡單的指令也就是說，機器執(zhí)行的指令中85左右的都是簡單指令，復(fù)雜指令甚少，這樣-來，長期致力于復(fù)雜指令系統(tǒng)的設(shè)計，實際上是在設(shè)計一種難得在實踐中用得上的指令系統(tǒng)的處理器同時復(fù)雜的指令系統(tǒng)必然帶來結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性這不但增加了設(shè)計的時間與成本還容易造成設(shè)計失誤盡管VLSI技術(shù)現(xiàn)在已達到很高的水平，但也

9、很難把CISC的全部硬件做在一個芯片上，這也妨礙單片計算機的發(fā)展在CISC中，許多復(fù)雜指令需要極復(fù)雜的操作，這類指令多數(shù)是某種高級語言的直接翻版，因而通用性差降低被頻繁調(diào)用的簡單指令系統(tǒng)的運行速度針對CISC的這些弊病帕特遜等人提出了精簡指令的設(shè)想指令系統(tǒng)只包含那些使用頻率很高的少量指令提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級語言按照這個原則發(fā)展而成的計算機被稱為精簡指令集計算機(Reduced Instruction Set Computer-RISC)結(jié)構(gòu)簡稱RISCCISC(復(fù)雜指令集計算機)和RISC(精簡指令集計算機)是當前CPU的兩種架構(gòu)。它們的區(qū)別在于不同的CPU設(shè)計理念和方法。早

10、期的CPU全部是CISC架構(gòu)，它的設(shè)計目的是要用最少的機器語言指令來完成所需的計算任務(wù)。如對于乘法運算，在CISC架構(gòu)的CPU上，需要一條指令：MUL ADDRA, ADDRB就可以將ADDRA和ADDRB中的數(shù)相乘并將結(jié)果儲存在ADDRA中。將ADDRA, ADDRB中的數(shù)據(jù)讀入寄存器，相乘和將結(jié)果寫回內(nèi)存的操作全部依賴于CPU中設(shè)計的邏輯來實現(xiàn)。增加CPU結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對CPU工藝的要求對于編譯器的開發(fā)十分有利。比如上面的例子，C程序中的a*=b就可以直接編譯為一條乘法指令。RISC的理念是使用簡單的指令，降低硬件復(fù)雜度如上例子，MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MU

11、L A, B; STR ADDRA, A。這種架構(gòu)可以降低CPU的復(fù)雜性以及允許在同樣的工藝水平下生產(chǎn)出功能更強大的CPU對編譯器的設(shè)計有更高的要求 CISC和RISC的區(qū)別指令系統(tǒng)：RISC設(shè)計者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡單高效的特色。對不常用的功能，常通過組合指令來完成。因此，在RISC機器上實現(xiàn)特殊功能時，效率可能較低。但可以利用流水技術(shù)和超標量技術(shù)加以改進和彌補。而CISC計算機的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。因此，處理特殊任務(wù)效率較高。存儲器操作：RISC對存儲器操作有限制，使控制簡單化；而CISC機器的存儲器操作指令多，操作直接。程序：RI

12、SC匯編語言程序一般需要較大的內(nèi)存空間，實現(xiàn)特殊功能時程序復(fù)雜，不易設(shè)計；而CISC匯編語言程序編程相對簡單，科學計算及復(fù)雜操作的程序社設(shè)計相對容易，效率較高。中斷：RISC機器在一條指令執(zhí)行的適當?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷；而CISC機器是在一條指令執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷。CPU：RISCCPU包含有較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而CISC CPU包含有豐富的電路單元，因而功能強、面積大、功耗大。設(shè)計周期：RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡單，布局緊湊，設(shè)計周期短，且易于采用最新技術(shù)；CISC微處理器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計周期長。用戶使用：RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡單，指令規(guī)整，性能容易把握，易學易用；CISC微處理器結(jié)構(gòu)

13、復(fù)雜，功能強大，實現(xiàn)特殊功能容易。應(yīng)用范圍：由于RISC指令系統(tǒng)的確定與特定的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)，故RISC機器更適合于專用機；而CISC機器則更適合于通用機。RISC特點1.有限、簡單的指令集2.CPU配備大量的通用寄存器3.強調(diào)對指令流水線的優(yōu)化4.使用等長指令5.尋址方式少，絕不出現(xiàn)存儲器間接尋址6.指令集中指令數(shù)一般少于100條，指令格式少于4種7.指令功能簡單，控制器多采用硬布線方式等。 精簡指令系統(tǒng)計算機RISC的指令系統(tǒng)精簡了，復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機CISC的一條指令，在RISC中要用一串指令才能實現(xiàn)，那么，為什么RISC執(zhí)行程序的速度比CISC還要快呢？PICPIT 其中：P是執(zhí)行這個程

14、序所使用的總的時間；I是這個程序所需執(zhí)行的總的指令條數(shù)；CPI是每條指令執(zhí)行的平均周期數(shù)；T是一個周期的時間長度。類型指令條數(shù)指令平均周期數(shù) CPI 周期時間 T CISC1215 33ns5ns RISC1.31.4 1.11.4 10ns2ns 程序所執(zhí)行的總的指令條數(shù)I由于RISC的指令都比較簡單，CISC中的一條復(fù)雜指令所完成的功能在RISC中可能要用幾條指令才能實現(xiàn)。對于同一個源程序，分別編譯后生成的動態(tài)目標代碼，顯然RISC的要比CISC的多。由于CISC中復(fù)雜指令使用的頻度很低，程序中使用的絕大多數(shù)指令都是與RISC一樣的簡單指令，因此，實際上的統(tǒng)計結(jié)果表明，RISC的I長度只比

15、CISC的長30至40。指令平均執(zhí)行周期數(shù)CPI由于CISC一般是用微程序?qū)崿F(xiàn)的，一條指令往往要用好幾個周期才能完成，一些復(fù)雜指令所要的周期數(shù)就更多。據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)CISC處理機，指令平均執(zhí)行周期數(shù)CPI在4到6。RISC的大所數(shù)指令都是單周期執(zhí)行的，它們的CPI應(yīng)該是1。由于RISC中還有LOAD和STORE指令，也還有少數(shù)復(fù)雜指令，所以，CPI要略大于1。SUN公司的SPARC處理機的CPI為1.3到1.4，SGI公司的MIPS處理機的CPI為1.1到1.2。一個周期的時間長度TRISC一般采用硬布線邏輯實現(xiàn)，指令要實現(xiàn)的功能都比較簡單，所以，RISC的T通常要比CISC的T小。目前使用中

16、RISC處理機的工作主頻一般要比CISC處理機高。 RISC的速度要比CISC快3倍左右。其中的關(guān)鍵在于RISC的指令平均執(zhí)行周期數(shù)CPI減小了，這正是RISC設(shè)計思想的精華減小CPI是多個方面共同努力的結(jié)果在硬件方面，采用硬布線控制邏輯，減少指令和尋址方式的種類，使用固定的指令格式，采用LOAD/STORE結(jié)構(gòu)指令執(zhí)行過程中設(shè)置多級流水線等軟件方面強調(diào)優(yōu)化編譯技術(shù)的作用流水線不同功能部件指令并行執(zhí)行DecodeFetchExecute從存儲器中讀取指令解碼指令中用到的寄存器寄存器讀（從寄存器Bank）移位及ALU操作寄存器寫（到寄存器Bank ）三級最佳流水該例中用8個時間片執(zhí)行了6條指令所

17、有的操作都在寄存器中（單周期執(zhí)行） 操作 1 2 3 45 6 ADD SUB MOV AND ORR EOR CMP RSBFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetch利用并行性是始終貫穿計算機體系結(jié)構(gòu)的思想網(wǎng)絡(luò)級并行多處理器Multi processor多核Multicore指令級并行（ILP）網(wǎng)絡(luò)并行，cluster,distribute,grid每個節(jié)點是獨立機器多個CPU，進程并行每

18、個處理器獨立memory多個CPU核每個核心有獨立部件多條指令并行只有特定運算部件是獨有的超標量（Super Scalar) 超級流水線（Super Pipeline) 超長指令字（VLIW） 向量機（Vector Machine） SIMD技術(shù) 超標量（Super Scalar)將一條指令分成若干個周期處理以達到多條指令重疊處理,從而提高cpu部件利用率的技術(shù)叫做標量流水技術(shù).超級標量是指cpu內(nèi)一般能有多條流水線,這些流水線能夠并行處理在單流水線結(jié)構(gòu)中,指令雖然能夠重疊執(zhí)行,但仍然是順序的,每個周期只能發(fā)射(issue)或退休(retire)一條指令.超級標量結(jié)構(gòu)的cpu支持指令級并行,每

19、個周期可以發(fā)射多條指令(2-4條居多).這樣,可以使得cpu的IPC(Instruction Per Clock) 1, 從而提高cpu處理速度.超級標量機能同時對若干條指令進行譯碼，將可以并行執(zhí)行的指令送往不同的執(zhí)行部件,在程序運行期間，由硬件(通常是狀態(tài)記錄部件和調(diào)度部件)來完成指令調(diào)度.超級標量機主要是借助硬件資源重復(fù)(例如有兩套譯碼器和ALU等)來實現(xiàn)空間的并行操作.pentium系列(可能是p-II開始),還有SUN SPARC系列的較高級型號,以及MIPS若干型號等都采用了超級標量技術(shù).超級流水線（Super Pipeline) 超級流水線又叫做深度流水線，它是提高cpu速度通常采

20、取的一種技術(shù)。CPU處理指令是通過Clock來驅(qū)動的，每個clock完成一級流水線操作。每個周期所做的操作越少，那么需要的時間久越短，時間越短，頻率就可以提得越高。所以超級流水線就是將cpu處理指令是得操作進一步細分，增加流水線級數(shù)來提高頻率。頻率高了，當流水線開足馬力運行時平均每個周期完成一條指令（單發(fā)射情況下），這樣cpu處理得速度久提高了。當然，這是理想情況下，一般是流水線級數(shù)越多，重疊執(zhí)行的執(zhí)行就越多，那么發(fā)生競爭沖突得可能性就越大，對流水線性能有一定影響?，F(xiàn)在很多cpu都是將超標量和超級流水線技術(shù)一起使用，例如pentium IV，流水線達到20級，頻率最快已經(jīng)超過3GHZ超長指令字

21、（VLIW）超長指令字是由美國Yale大學教授Fisher提出的。它有點類似于超級標量，是一條指令來實現(xiàn)多個操作的并行執(zhí)行，之所以放到一條指令是為了減少內(nèi)存訪問。通常一條指令多達上百位，有若干操作數(shù)，每條指令可以做不同的幾種運算。那些指令可以并行執(zhí)行是由編譯器來選擇的。通常VLIW機只有一個控制器，每個周期啟動一條長指令，長指令被分為幾個字段，每個字段控制相應(yīng)的部件。由于編譯器需要考慮數(shù)據(jù)相關(guān)性，避免沖突，并且盡可能利用并行，完成指令調(diào)度，所以硬件結(jié)構(gòu)較簡單。融合了CISC和RISC的優(yōu)點向量機（Vector Machine）平時接觸的計算機都是標量機，向量機都是大型計算機，一般用于軍事工業(yè)，

22、氣象預(yù)報，以及其他大型科學計算領(lǐng)域普通的計算機所做的計算，例如加減乘除，只能對一組數(shù)據(jù)進行操作，被稱為標量運算。向量運算一般是若干同類型標量運算的循環(huán)。向量運算通常是對多組數(shù)據(jù)成批進行同樣運算，所得結(jié)果也是一組數(shù)據(jù)。 很多做科學計算的大（巨）型機都是向量機，例如國產(chǎn)銀河。SIMD技術(shù)單指令多數(shù)據(jù)（Single Instruction Multiple Data） 簡稱SIMD。SIMD結(jié)構(gòu)的CPU有多個執(zhí)行部件，但都在同一個指令部件的控制下。以加法指令為例，單指令單數(shù)據(jù)（SISD）的CPU對加法指令譯碼后，執(zhí)行部件先訪問內(nèi)存，取得第一個操作數(shù)；之后再一次訪問內(nèi)存，取得第二個操作數(shù)；隨后才能進行

23、求和運算。在SIMD型CPU中，指令譯碼后幾個執(zhí)行部件同時訪問內(nèi)存，一次性獲得所有操作數(shù)進行運算。這個特點使得SIMD特別適合于多媒體應(yīng)用等數(shù)據(jù)密集型運算。AMD公司的3D NOW！技術(shù)其實質(zhì)就是SIMD。存儲結(jié)構(gòu)馮.諾依曼結(jié)構(gòu)（普林斯頓結(jié)構(gòu)）哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼體系結(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存儲器程序指令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CPU程序存儲器指令0指令1指令2數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2地址指令地址數(shù)據(jù)比較地址數(shù)據(jù)主存儲器MOV r8,#8CPUPC指令程序存儲器CPUPC地址數(shù)據(jù)存儲器MOV r8,#8地

24、址數(shù)據(jù)馮諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)內(nèi)容安排嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) 典型嵌入式處理器 嵌入式處理器開發(fā) 多核技術(shù) 什么是嵌入式處理器 嵌入式處理器的種類嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系統(tǒng) (System On Chip,SOC)元件可編程邏輯門陣列 (System On Chip,FPGA)MPU嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。它的特征是具有32位以上

25、的處理器，具有較高的性能價格也相應(yīng)較高。只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。和工業(yè)控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。MCU嵌入式微控制器的典型代表是單片機，從70年代末單片機出現(xiàn)到今天位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口

26、、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。比較有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系統(tǒng)約70的市場份額。DSPDSP處理器是專門用于信號處理的

27、處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進行了特殊設(shè)計，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運算速度比MPU快了幾十倍，在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。至80年代中期，隨著CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體，是一種大規(guī)模應(yīng)用于集成電路芯片制造的原料 )技術(shù)的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。到80年代后期，DSP的運算速度進一步提高，應(yīng)用領(lǐng)域也從上述范圍擴大到了通信和計算機方面。90年代后，DSP發(fā)展到了

28、第五代產(chǎn)品，集成度更高，使用范圍也更加廣闊。目前最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。SOC20世紀90年代中期，因使用ASIC（Application-Specific Integrated Circuits ）實現(xiàn)芯片組受到啟發(fā)，萌生應(yīng)該將完整計算機所有不同的功能塊一次直接集成于一顆硅片上的想法。這種芯片，初始起名叫System on a Chip(SoC) 如何界定SoC，認識并未統(tǒng)一。但可以歸納如下：SoC應(yīng)由可設(shè)計重用的IP核組成，IP核是具有復(fù)雜系統(tǒng)功能的能夠獨立出售的VLS

29、I塊；IP核應(yīng)采用深亞微米以上工藝技術(shù)；SoC中可以有多個MPU、DSP、MCU或其復(fù)合的IP核。FPGAField Programmable Gate Array ,元件可編程邏輯門陣列作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個部分。Xilinx

30、和 Altera 是目前 FPGA 的領(lǐng)導(dǎo)廠商 ARM核MIPS核PowerPC核68K/COLDFIRE核內(nèi)容安排嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) 典型嵌入式處理器 嵌入式處理器開發(fā) 多核技術(shù) 什么是嵌入式處理器 什么是多核處理器？兩個或多個獨立運行的內(nèi)核集成于同一個處理器上面雙核處理器 =一個處理器上包含2個內(nèi)核多核處理器 = 一個處理器上包含2個或多個內(nèi)核Core0Core1Front Side Bus為什么要采用多核技術(shù)？最終目標: 提升用戶的體驗?zāi)柖?不斷發(fā)展和改進處理器的性能最大限度地利用越來越多的晶體管實現(xiàn)最優(yōu)的價值縮減處理時間，提高計算能力開發(fā)平臺的新特性和新功能多核技術(shù)的發(fā)展CacheExecutionStateStateBusCacheExecutionStateBusCacheExecutionStateBusCa