嵌入式系统晶片架构
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– PCA (Personal Internet Client Architecture)系列
• 適用於可攜式裝置
– IXP (Internet Exchange Processor)系列
• 適用於網路應用
– I/O系列
• 適用於I/O控制
嵌入式系统晶片架构
Intel PCA系列微處理器
• 依據用途與架構，共有六大系列
• 優點
– 相同的演算法可能只需較少的組合語言指令
• 程式碼較短,Βιβλιοθήκη Baidu佔用較少記憶體(程式碼密度高)
• 缺點
– 設計較為複雜, 開發時程較長 – 時脈不易提高
• i.e. X86架構 嵌入式系统晶片架构
RISC架構
• 特色
– 擁有少量精選的指令 – 一個指令幾乎都是單一簡單的操作 – 指令長度固定 – 指令格式固定
令內容以16位元表示，降低程式碼密度 (code density)。 • 由ARM微處理器核心與其他元件組成
– 元件包括DSP處理器以及各種週邊裝置 嵌入式系统晶片架构
ARM926EJ-S晶片的典型應用嵌(出入自式A系R统M晶92片6E架J-S构Development Chip Reference Manual)
嵌入式系统晶片架构
Intel XScale 核心
• 與 ARM 5TE 版本相容 • 低功率與高效能 • Intel 媒體處理技術 • 32-KByte 指令與資料快取 • 2-KByte 迷你指令與資料快取 • 指令與資料記憶體管理單元(MMU) • 目的分支緩衝區(BTB)
嵌入式系统晶片架构
LCD 控制器
up to 200MHz
嵌入式系统晶片架构
Intel PXA 250 處理器
• 17*17 公厘見方 • 256 腳位 • PBGA 封裝 • 32位元記憶體資料匯流排 • 整合各類的週邊 • Intel XScale 核心 at
200, 300, 400MHz
嵌入式系统晶片架构
PXA 25x 系統架構
– 儘可能用更少的指令來完成一件工作 – 接受一個指令時，執行一系列的動作
• RISC(精簡指令集)架構
– 指令執行簡單動作, 盡量在一個時脈週期內 完成
• VLIW(超長指令集)架構
– 在一個指令嵌入中式整系统合晶多片架個构可以並行執行的指令
CISC架構
• 特色
– 擁有大量的指令 – 一個指令可能是簡單或複雜的操作 – 指令長度並不固定 – 具多種指令格式
– SRAM – SSRAM – Flash – ROM – SROM – 相容晶片
• 優點
– 微處理器設計較為簡單 – 時脈易提高
• 缺點
– 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低)
• i.e. Power PC, ARM架構
嵌入式系统晶片架构
VLIW架構
• 特色
– 一個指令含有多個簡單獨立的操作 – 指令長度固定 – 指令格式固定
• 優點
– 多個操作高度平行處理，執行效能高
嵌入式系統晶片架構
嵌入式系统晶片架构
大綱
• 嵌入式系統微處理器架構
• 微處理器架構種類
• ARM系統晶片概觀
• Intel® XScale™微架構系統晶片概觀
• I/O順序
• 信號(Semaphores)
• 中斷
• 重置
• 內部暫存器
• 選擇週邊vs.通用I/O
• 電源開啟重置與開機動作
• 電源管理
出自OMAP Processor Dual 嵌De入bu式gg系in统g P晶ro片ce架du构res between ARM and DSP 網址：
Intel XScale™微架構系統晶片 概觀
• 相容於ARM Version 5TE指令集 (但不包含浮點運算 指令)
• 遵循ARM程式設計者模型的規範 • 三個系列的應用微處理器
– 適用於可攜式裝置，如手機、Smart phone
• PXA210 • PXA800xx
– 適用於可攜式裝置與多媒體通訊產品如PDA、WebPAD、 Smart Display等
• Strong ARM SA111x • PXA25x • PXA26x • PXA27x
嵌入式系统晶片架构
Intel XScale 25x微架構系統晶 片概觀
• 支援多種類的記憶體類型 • 內建整合型LCD顯示控制器
– 解析度最高為800x600像素 – 支援1、2、4、8位元的灰階像素 – 支援8、16位元的彩色像素
• 256 entry / 512 byte色盤記憶體， 提供 了彩色對映的彈性。
嵌入式系统晶片架构
Intel PXA 210 處理器
• 13*13 公厘見方 • 225 腳位 • T-PBGA 封裝 • 16位元記憶體資料匯流排 • 精簡一些週邊 • Intel XScale 核心
• 支援主動式與被動式平板顯示器 • 解析度最高可至 800*600*16 位元/像素 • 兩個專用的 DMA channels 允許 LCD 控
制器支援一個或是雙重面板顯示 • 被動式單色顯示可支援至 256 色灰階 • 彩色顯示可支援至 64K 色彩
嵌入式系统晶片架构
記憶體控制器
• 支援至多四個 SDRAM 分割 • 六個靜態晶片選擇
• 缺點
– 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低) – 需要較好的編譯器來達到較好的執行效能
• i.e. Itanium, TriMedia架構
嵌入式系统晶片架构
ARM系統晶片概觀
• 為RISC架構微處理器 • 整合型單晶片系統 • 高效能、低耗電(高MIPS/Watt比) • 具有Thumb指令集，可將部份32位元指
嵌入式系统晶片架构
嵌入式系統微處理器架構
• 通用型微處理器
– 微處理器專責計算 – 搭配其他週邊晶片形成完整的系統 – 優點
• 可依各種不同需要搭配不同週邊晶片 • 高計算能力
– 缺點
• 耗電量較大 • 電路板尺寸較大
– 常見通用型微處理器
• X86 • MIPS • ARM • Power PC
嵌入式系统晶片架构
嵌入式系統微處理器架構(Cont.)
• 整合型微控制器
– 整合微處理器與各項週邊功能於單一晶片中
• 優點
– 省電 – 電路板設計簡便，尺寸可進一步縮小
• 缺點
– 計算能力有限 – 記憶體有限
– 常見整合型為控制器
• 8051 • AVR
嵌入式系统晶片架构
微處理器架構種類
• CISC(複雜指令集)架構
• 適用於可攜式裝置
– IXP (Internet Exchange Processor)系列
• 適用於網路應用
– I/O系列
• 適用於I/O控制
嵌入式系统晶片架构
Intel PCA系列微處理器
• 依據用途與架構，共有六大系列
• 優點
– 相同的演算法可能只需較少的組合語言指令
• 程式碼較短,Βιβλιοθήκη Baidu佔用較少記憶體(程式碼密度高)
• 缺點
– 設計較為複雜, 開發時程較長 – 時脈不易提高
• i.e. X86架構 嵌入式系统晶片架构
RISC架構
• 特色
– 擁有少量精選的指令 – 一個指令幾乎都是單一簡單的操作 – 指令長度固定 – 指令格式固定
令內容以16位元表示，降低程式碼密度 (code density)。 • 由ARM微處理器核心與其他元件組成
– 元件包括DSP處理器以及各種週邊裝置 嵌入式系统晶片架构
ARM926EJ-S晶片的典型應用嵌(出入自式A系R统M晶92片6E架J-S构Development Chip Reference Manual)
嵌入式系统晶片架构
Intel XScale 核心
• 與 ARM 5TE 版本相容 • 低功率與高效能 • Intel 媒體處理技術 • 32-KByte 指令與資料快取 • 2-KByte 迷你指令與資料快取 • 指令與資料記憶體管理單元(MMU) • 目的分支緩衝區(BTB)
嵌入式系统晶片架构
LCD 控制器
up to 200MHz
嵌入式系统晶片架构
Intel PXA 250 處理器
• 17*17 公厘見方 • 256 腳位 • PBGA 封裝 • 32位元記憶體資料匯流排 • 整合各類的週邊 • Intel XScale 核心 at
200, 300, 400MHz
嵌入式系统晶片架构
PXA 25x 系統架構
– 儘可能用更少的指令來完成一件工作 – 接受一個指令時，執行一系列的動作
• RISC(精簡指令集)架構
– 指令執行簡單動作, 盡量在一個時脈週期內 完成
• VLIW(超長指令集)架構
– 在一個指令嵌入中式整系统合晶多片架個构可以並行執行的指令
CISC架構
• 特色
– 擁有大量的指令 – 一個指令可能是簡單或複雜的操作 – 指令長度並不固定 – 具多種指令格式
– SRAM – SSRAM – Flash – ROM – SROM – 相容晶片
• 優點
– 微處理器設計較為簡單 – 時脈易提高
• 缺點
– 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低)
• i.e. Power PC, ARM架構
嵌入式系统晶片架构
VLIW架構
• 特色
– 一個指令含有多個簡單獨立的操作 – 指令長度固定 – 指令格式固定
• 優點
– 多個操作高度平行處理，執行效能高
嵌入式系統晶片架構
嵌入式系统晶片架构
大綱
• 嵌入式系統微處理器架構
• 微處理器架構種類
• ARM系統晶片概觀
• Intel® XScale™微架構系統晶片概觀
• I/O順序
• 信號(Semaphores)
• 中斷
• 重置
• 內部暫存器
• 選擇週邊vs.通用I/O
• 電源開啟重置與開機動作
• 電源管理
出自OMAP Processor Dual 嵌De入bu式gg系in统g P晶ro片ce架du构res between ARM and DSP 網址：
Intel XScale™微架構系統晶片 概觀
• 相容於ARM Version 5TE指令集 (但不包含浮點運算 指令)
• 遵循ARM程式設計者模型的規範 • 三個系列的應用微處理器
– 適用於可攜式裝置，如手機、Smart phone
• PXA210 • PXA800xx
– 適用於可攜式裝置與多媒體通訊產品如PDA、WebPAD、 Smart Display等
• Strong ARM SA111x • PXA25x • PXA26x • PXA27x
嵌入式系统晶片架构
Intel XScale 25x微架構系統晶 片概觀
• 支援多種類的記憶體類型 • 內建整合型LCD顯示控制器
– 解析度最高為800x600像素 – 支援1、2、4、8位元的灰階像素 – 支援8、16位元的彩色像素
• 256 entry / 512 byte色盤記憶體， 提供 了彩色對映的彈性。
嵌入式系统晶片架构
Intel PXA 210 處理器
• 13*13 公厘見方 • 225 腳位 • T-PBGA 封裝 • 16位元記憶體資料匯流排 • 精簡一些週邊 • Intel XScale 核心
• 支援主動式與被動式平板顯示器 • 解析度最高可至 800*600*16 位元/像素 • 兩個專用的 DMA channels 允許 LCD 控
制器支援一個或是雙重面板顯示 • 被動式單色顯示可支援至 256 色灰階 • 彩色顯示可支援至 64K 色彩
嵌入式系统晶片架构
記憶體控制器
• 支援至多四個 SDRAM 分割 • 六個靜態晶片選擇
• 缺點
– 程式碼較長, 佔用較多記憶體(程式碼密度低) – 需要較好的編譯器來達到較好的執行效能
• i.e. Itanium, TriMedia架構
嵌入式系统晶片架构
ARM系統晶片概觀
• 為RISC架構微處理器 • 整合型單晶片系統 • 高效能、低耗電(高MIPS/Watt比) • 具有Thumb指令集，可將部份32位元指
嵌入式系统晶片架构
嵌入式系統微處理器架構
• 通用型微處理器
– 微處理器專責計算 – 搭配其他週邊晶片形成完整的系統 – 優點
• 可依各種不同需要搭配不同週邊晶片 • 高計算能力
– 缺點
• 耗電量較大 • 電路板尺寸較大
– 常見通用型微處理器
• X86 • MIPS • ARM • Power PC
嵌入式系统晶片架构
嵌入式系統微處理器架構(Cont.)
• 整合型微控制器
– 整合微處理器與各項週邊功能於單一晶片中
• 優點
– 省電 – 電路板設計簡便，尺寸可進一步縮小
• 缺點
– 計算能力有限 – 記憶體有限
– 常見整合型為控制器
• 8051 • AVR
嵌入式系统晶片架构
微處理器架構種類
• CISC(複雜指令集)架構