嵌入式处理器介绍分析报告.ppt

备注页 第四章 嵌入式处理器介绍 授课教师：李英祥 电邮地址：drliyingxiang@163.com 内容提纲 1. 重要概念 2. 嵌入式处理器的分类 3.典型嵌入式处理器 4. 32位嵌入式处理器的发展趋势 1. 重要概念 冯.诺依曼结构 哈佛结构 流水线技术 CISC和RISC 冯.诺依曼结构 是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的处理器结构；因此程序指令和数据的宽度相同； 如：Intel 8086、ARM7、MIPS处理器等 哈佛结构 是一种将程序指令存储器和数据存储器分开的处理器结构，指令和数据可以有不同的数据宽度；具有较高的效率； 如摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ARM10系列等。  流水线技术 是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术； 程序中的指令仍是一条条顺序执行，但可以预先取若干条指令，并在当前指令尚未执行完时，提前启动后续指令的另一些操作步骤，从而可加快程序的运行速度； 几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效率 采用多条流水线结构 CISC和RISC 嵌入式微处理器可以分为两类：CISC和RISC； CISC（Complex Instruction Set Computer）：复杂指令系统计算机； RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令系统计算机； 2. 嵌入式处理器的分类 嵌入式微处理器（MPU) 嵌入式微控制器（MCU) 嵌入式DSP处理器（DSP) 嵌入式片上系统（SoC) 嵌入式微处理器 MPU 装配在专用电路板上，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除冗余功能，以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求； 在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面相对通用计算机的CPU都作了各种增强； 目前主要有ARM 、MIPS 、POWER PC、 68K等系列； 嵌入式微控制器MCU 将整个计算机系统集成到一块芯片中，如单片机； 一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成了ROM、FLASH、RAM 、定时器、I/O、A/D、D/A等各种必要的功能和外设； 优点：大大减小了体积、降低了功耗和成本、提高了可靠性； 主要有：8051、P51XA、MCS-96/196/296、C166/167、MC68300等； 嵌入式DSP处理器 对系统结构和指令进行了特殊设计，系统结构硬件上采用了Harvard（哈佛）结构和专用的硬件乘法器； 指令为快速DSP指令（属RISC精简指令集） 使其适合于对处理器运算速度要求较高的应用领域； 代表产品：Texas Instruments 公司的TMS320系列、Motorola 的DSP56000系列 片上系统SOC SOC: 在一个硅片上包含一个或者多个处理器、存储器、模拟电路模块、数/模混合信号模块以及片上可编程逻辑; 嵌入式片上系统可以分为通用和专用两类: 通用系列包括Siemens公司的TriCore Motorola公司的M-Core 某些ARM系列器件等; 专用SoC一般专门用于某个或者某类系统中，一般不为用户所知，如PHILIPS公司的Smart XA; 3. 典型嵌入式处理器 概述 51单片机系列 MPC/PPC系列 ARM处理器系列 ARM处理器兼容系列 概述 目前主流的嵌入式处理器系列主要有51系列、MIPS系列、PowerPC系列、Super H系列和ARM系列等； 属于这些系列的嵌入式微处理器产品很多，有上千种以上； Embedded RISC Processor Shipments 51单片机系列 为经典的 8位嵌入式微控制器； 特点：成本低、可靠性高； 缺点：功能、性能也较简单； MPC/PPC系列 Motorola推出的MPC系列，如MPC8XX； IBM推出PPC系列，如PPC4XX； 如：IBM PowerPC集成10/100Mbps以太网控制器、串行和并行端口、内存控制器以及其它外设； 主要应用在通信及消费电子领域； ARM处理器 ARM公司 ARM处理器版本 ARM处理器特点 ARM7内核简介 ARM9 系列微处理器 SecurCore内核系列 StrongARM与Xscale ARM公司简介 ARM（Advanced RISC Machine）公司是一家专门从事芯片IP设计与授权业务的英国公司，其产品有ARM内核以及各类外围接口； 公司的特点是只设计芯片，而不生产，它将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务； ARM内核是一种32位RI