2EIA嵌入式系统体系结构
最新嵌入式系统简介嵌入式系统的组成嵌入式系统开发流程ppt课件PPT课件
• ROM仿真器 • JTAG仿真器 • 逻辑分析器
• 需求管理工具
• 示波器
• DSP开发工具
• 器件驱动器开发工具
• 软硬件协同验证工具
9.3 嵌入式系统开发流程
1 嵌入式软件开发的特点
▪ 嵌入式系统与通用计算机系统的差别：
– 人机交互界面 – 有限的功能
– 时间关键性和稳定性
▪ 嵌入式软件开发的特点：
嵌入式微控制器EMCU
• 嵌入式微控制器又称为单片机，它将CPU、存 储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其 它外设接口封装在同一片集成电路里。
• 嵌入式微控制器制造商：摩托罗拉、英特尔、 英飞凌科技、 Atmel、日立、NEC、三菱、 东芝、松下、Microchip、富士、飞利浦、德 州仪器、三星、三洋、索尼、Oki、凌阳科技 等。
9.1 嵌入式系统简介
• 广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬 件系统都可称为嵌入式系统。如各类单片
机和DSP系统。这些系统在完成较为单一 的专业功能时具有简洁高效的特点。但由 于他们没有操作系统，管理系统硬件和软 件的能力有限，在实现复杂多任务功能时， 往往困难重重，甚至无法实现 • 从狭义上讲，那些使用嵌入式微处理器构 成独立系统，具有自己操作系统，具有特 定功能，用于特定场合的专用软硬件系统 称为嵌入式系统。
▪ 嵌入式软件开发的特点：
–引入任务设计方法 –需要固化程序 –软件开发难度大
➢ 嵌入式应用软件对实时性、稳定性、可靠性、 抗干扰性等性能的要求都比通用软件的要求 更为严格和苛刻。
2.2 嵌入式系统开发的流程
嵌入式软件的开发流程与通用软件的开发流程 大同小异，但开发所使用的设计方法具有嵌入式 开发的特点。整个开发流程可分为：
嵌入式系统硬件体系结构设计
一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：1。
硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口(A/D 、D/A、I/O 等）.在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块.其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中.2. 中间层硬件层与软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer ，HAL ）或板级支持包(Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关,上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。
该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
软件层功能层3。
系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS)、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4. 功能层功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。
执行装置也称为被控对象,它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。
硬件的设计本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，实现RJ45接口和RS232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图硬件框图是简单的将每个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可以简洁的每个模块的功能体现出来。
嵌入式系统结构
应用软件层
应用软件层则是开发设计人员在系统软件层的基础 之上，根据需要实现的功能，结合系统的硬件环境 所开发的应用软件
嵌入式系统特点
人机交互界面 功能有限 时间和空间关键性和稳定性 高可靠的稳定性
中间层
中间层为硬件层与系统软件层之间的部分，有时也 称为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer，HAL) 或者板级支持包(Board Support Package，BSP)
系统软件层
系统软件层由实时多任务操作系统(Real-time Operation System，RTOS)、文件系统、图形用户 界面接口(Graphic User Interface，GUI)、网络系 统及通用组件模块组成
嵌入式系统结构
物联网学院 平震宇
嵌入式系统构成
பைடு நூலகம்
嵌入式系统与传统的计算机一样是一种由
硬件和软件组成的计算机系统。硬件包括了嵌
入式微控制器和微处理器，以及一些外围元器
件和外部设备。软件包括嵌入式操作系统和应
嵌 入
用软件。
式 计
算
机
嵌入式系统
应用软件层 系统软件层
中间层 硬件层
执行部件
硬件层
硬件层主要包含了嵌入式系统中必要的硬件设备： 嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM等)、设备 IO接口等。
第二章 嵌入式系统体系结构
ARM架构
ARM架构至今已定义5种不同版本：
V1版架构
V2版架构
V3版架构
V4版架构
V5版架构
V1版架构
V1版架构只在原型机ARM1出现过，其基本性能：
基本的数据处理指令(无乘法) 字节、半字和字的LOAD/STORE指令 转移指令，包括子程序调用及链接指令 软件中断指令 寻址空间：64M字节(226)
SHARC的移位操作
Rn=LSHIFT Rx by Ry Rn=Rn OR SHIFT Rx by Ry
逻辑移位Ry位 逻辑移位并逻辑或
Rn=ASHIFT Rx by Ry
算术移位
Rn=Rn OR ASHIFT Rx by Ry 算术移位并逻辑或
Rn=ROT Rx by Ry
在片系统/片级系统(SOC)
微处理器(ARM)/DSP(SHARC)
计算机系统体系结构 1、冯.诺依曼结构
五大部件： ALU/Controller/Memory/Input/Output
核心部件：CPU—Memory
存储程序(stored program)
计算机系统体系结构
指令执行次序：
Rn=BCLR Rx by Ry Rn=BSET Rx by RY
循环移位Ry位
清Rx中的一位 设Rx中的一位
Rn=BTGL Rx by Ry BTST Rx by Ry Rn=FDEP Rx by Ry
切换Rx中的1位 测试Rx中的1位 将Rx中的域累计进Rn中
Rn=Rn OR FDEP Rx by Ry 使用OR操作累计并符号扩展 Rn=FEXT Rx by Ry Rn=EXP Rx 提取Rx中的域 提取指数域
嵌入式操作系统的一般结构
嵌入式操作系统的一般结构以嵌入式操作系统的一般结构为标题，本文将介绍嵌入式操作系统的基本概念、特点以及其一般结构。
嵌入式操作系统是一种专门用于嵌入式系统的操作系统，其设计和实现主要针对资源受限的嵌入式设备。
嵌入式操作系统通常具有高效、稳定、可靠等特点，能够为嵌入式设备提供良好的运行环境。
一、嵌入式操作系统的基本概念嵌入式操作系统是一种运行在嵌入式设备上的操作系统，它主要用于控制和管理嵌入式设备的硬件资源，为应用程序提供运行环境。
与通用操作系统相比，嵌入式操作系统通常具有更小的内核、更少的资源消耗以及更高的实时性要求。
嵌入式操作系统的特点主要包括以下几个方面：1. 实时性：嵌入式操作系统通常需要满足实时性要求，即对任务的响应时间有严格的要求。
因此，嵌入式操作系统需要具备可预测性和低延迟的特点。
2. 资源受限：嵌入式设备通常具有资源受限的特点，如有限的存储空间、有限的计算能力和有限的能耗。
因此，嵌入式操作系统需要在有限的资源下高效利用，并具备节能的特点。
3. 可靠性：嵌入式设备通常用于一些对可靠性要求较高的应用场景，如工业控制、航天航空等。
因此，嵌入式操作系统需要具备高可靠性和容错性，能够在异常情况下保持稳定运行。
4. 可定制性：由于嵌入式设备的种类繁多，应用场景各异，嵌入式操作系统需要具备良好的可定制性，能够根据不同的需求进行裁剪和定制。
嵌入式操作系统的一般结构主要包括以下几个组件：1. 内核：嵌入式操作系统的内核是其最核心的部分，负责管理和调度系统的各种资源，如任务调度、内存管理、设备驱动等。
内核通常被设计为模块化的结构，可以根据实际需求进行裁剪和扩展。
2. 设备驱动程序：设备驱动程序是嵌入式操作系统与硬件设备之间的接口，负责对硬件设备进行初始化、控制和访问。
设备驱动程序通常由硬件厂商提供或根据硬件规格进行开发。
3. 文件系统：嵌入式操作系统中的文件系统用于管理和组织存储介质上的文件和目录。
文件系统可以支持不同的存储介质，如闪存、SD卡等，并提供文件读写、目录管理等功能。
描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构
描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构,并总结她们与开发过程的关系。
_百度知道底层(硬件层):需要您自己对于硬件相当的了解,能够独立绘制PCB 并进行焊接,之后调试板子,做好电路板。
比如sc2410,您需要绘制至少四层PCB电路板,其中ARM核心板就是最难掌握的部分,外围电路要注意各种走线技巧等等。
绘制完PCB 之后就需要您的焊接功夫。
将元器件焊接在PCB上。
最后调试电路板,这就是这一层设计中的收尾工作,也就是最具有挑战性的工作。
调试电路需要大量的经验,对于初学者来说,需要很强的电路知识,对于硬件的性能以及应用要非常了解才行。
中间层(驱动层):电路板已经有现成的。
您需要编程使一个死的板子,活起来,就就是把程序下载进去,能叫板子跑起来。
这里需要您对于ARM芯片的结构有很好的掌握,要会读芯片资料(datasheet)通常都就是英文的。
了解其内部资源我们就可以进行驱动编程了。
我们平时所使用单片机,一般都就是写好的程序,各个管脚在什么时序下输出什么信号(1或0),来操作实现相应借口的外围设备,比如液晶屏、LED灯等。
单片机也可以叫做简单的嵌入式。
原理相同。
ARM也可以向单片机一样使用,但我们更多的就是要对ARM加入操作系统的,这才就是我们最常说的嵌入式。
加入操作系统了以后,芯片对于个个资源的调度有了更系统的统筹规划,可以更充分的利用ARM芯片的系统资源,提高性能,使资源合理分配。
而通常的驱动就是在操作系统下工作的。
比如基于LINUX或WINCE等等下的驱动程序。
驱动程序就是链接硬件平台与操作系统的纽带,当然编写驱动要同时兼顾操作系统特点与硬件接口的特点。
做驱动的开发,需要对于软硬件都要有所了解,其中更偏重操作系统的理解。
这部分工作也就是最难做的。
上层(应用层):应用层,即我们所说的软件编程了。
就相我们手机里QQ与飞信一样,我们需要根据我们手机的操作系统来编写应用程序。
嵌入式系统的体系结构
《嵌入式系统》----嵌入式系统的体系结构班级：通信071501姓名：薛丽娟学号： 2007150301292010.12嵌入式系统的体系结构随着信息化技术的发展和数字化产品的普及，以计算机技术、芯片技术和软件技术为核心的嵌入式系统再度成为当前研究和应用的热点，通信、计算机、消费电子技术（3C）合一的趋势正在逐步形成，无所不在的网络和无所不在的计算（everything connecting, everywhere computing）正在将人类带入一个崭新的信息社会。
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统最典型的特点是与人们的日常生活紧密相关，任何一个普通人都可能拥有各类形形色色运用了嵌入式技术的电子产品，小到MP3、PDA等微型数字化设备，大到信息家电、智能电器、车载GIS，各种新型嵌入式设备在数量上已经远远超过了通用计算机。
这也难怪美国著名未来学家尼葛洛庞帝在1999年1月访华时就预言，4-5年后嵌入式智能工具将成为继PC机和Internet之后计算机工业最伟大的发明。
虽然嵌入式系统是近几年才开始真正风靡起来的，但事实上嵌入式这个概念却很早就已经存在了，从上个世纪70年代单片机的出现到今天各种嵌入式微处理器、微控制器的广泛应用，嵌入式系统少说也有了近30年的历史。
纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段：嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，具有监测、伺服、设备指示等功能，通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中，一般没有操作系统的支持，只能通过汇编语言对系统进行直接控制，运行结束后再清除内存。
这些装置虽然已经初步具备了嵌入式的应用特点，但仅仅只是使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序，因此严格地说还谈不上"系统"的概念。
第三部分嵌入式软件体系结构
第三部分嵌入式软件体系结构
嵌入式软件体系结构是嵌入式系统的核心，是实现特定功能的硬件系统和软件系统的重要构成部分。
它主要用于控制嵌入式系统中的硬件和软件资源，同时也是嵌入式系统可靠性和可维护性的关键环节。
嵌入式软件体系结构由三个主要系统组成，即操作系统、中间件和应用系统。
其中，操作系统是嵌入式系统的基础，主要用于控制硬件和软件资源。
它提供基本的设备驱动、内存管理、任务调度和安全保护功能，以实现对硬件的有效控制和利用。
中间件是在操作系统和应用系统之间构成的桥梁，它主要负责支持多种应用系统之间的数据交换和信息传输，以及提供其他系统支持，包括数据库、Web服务和安全等。
最后，应用系统主要用于实现嵌入式系统的功能，它可以是定制开发的应用编程接口（API），也可以是基于标准的软件平台，如RTOS和Linux等。
应用程序可以是基于操作系统的程序，也可以是基于Web的程序。
嵌入式软件体系结构需要综合考虑硬件环境、软件环境和功能需求，为嵌入式系统的设计、开发和实施提供可靠的技术支撑。
嵌入式系统组成结构简介
应用初始化
•基于多任务操作系统的嵌入 式软件的主要运行流程
•该运行流程主要分为5个阶段
嵌入式软件运行流程
1）上电复位、板级初始化阶段
上电复位后完成板级初始化工作。 板级初始化程序具有完全的硬件特性，一般采用汇编
多任务应用
语言实现。不同的嵌入式系统，板级初始化要完成的 工作不同，但以下工作一般是必须完成的：
ARM RISC
（ARM）
TMS320 DSP（TI）
Trimedia （Philips）
StrongARM （Intel） Xscale （Intel）
MIPS RISC （MIPS）
DragonBall（Motorola）
（1）嵌入式微控制器(MCU)
典型的嵌入式处理器
1. ARM处理器
这个特点使它与其它工程对象有着明显的差异。人们可以把它 软件没有明显的制造过程。 记录在纸上、内存、和磁盘、光盘上，但却无法看到软件本身 能、性能等特性。 软件的质量控制，必须着重在软件开发方面下工夫。 软件在生存周期后期不会因为磨损而老化，但会为了适应硬件 软件对硬件和环境有着不同程度的依赖性。这导致了 、环境以及需求的变化而进行修改，而这些修改有不可避免的 软件移植的问题。 引入错误，导致软件失效率升高，从而使的软件退化。当修改 的成本变得难以接受时，软件就被抛弃。 软件的开发至今尚未完全摆脱手工作坊式的开发方式 ，生产效率低。
依存的另一部分，它包括程序 (program) 、相关数据 (data)及其说明文档(document)。 其中：
程序 是按照事先设计的功能和性能要求执行的指令
序列；
数据是程序能正常操纵信息的数据结构；
嵌入式系统概述
通用计算机产业是垄断的。
嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞
争、机遇与创新。
没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断
全部市场即便在体系结构上存在着主流，但各
不相同的应用领域决定了不可能有少数公司，
少数产品垄断全部市场。因此嵌入式系统领域
的产品和技术，必然是高度分散的，留给各个
行业的中小规模高技术公司的创新余地很大。
12.
一般专用于特定的任务，而PC是一个通用计算机。
使用多种类型的处理器和处理器体系结构。
及其关注成本
有实时约束
使用实时多任务操作系统
软件故障造成的后果比PC系统更严重
大多有功耗约束
经常在极端的环境下运行
系统资源比PC少的多
通常所有的目标代码存放在ROM中
需要专用工具和方法进行开发设计
嵌入式系统的数量远远超过PC
电子产品到大型通信设备，无所不包。
处理器芯片主要型号是PowerPC 750，它于1997年
研制成功，最高的工作频率可以达到500MHz，采
用先进的铜线技术。该处理器有许多品种，以便适
合各种不同的系统。包括IBM小型机、苹果电脑和
其他系统。
嵌入式的PowerPC 405（主频最高为266MHz）和
PowerPC 440（主频最高为550MHz）处理器内核可
1.4嵌入式系统的应用领域
1.4嵌入式系统的应用领域
1.5嵌入式系统的产品
网络设备:交换机、路由器,MODEM
消费电子:手机、MP3、PDA 、可视电话、
电视机顶盒、数字电视、数码照相机、
数码摄像机、信息家电
办公设备:打印机、传真机、扫描仪
第2章 嵌入式系统的体系结构
AHB总线
VIC
AHB To VPB 桥
EMC I2C串行接口 SPI串行接口 UART0 & 1 CAN
PWM0
实时时钟
看门狗定时器
系统控制
嵌入式系统开发技术与应用
2.2.1 嵌入式处理器——嵌入式DSP处理器
嵌入式系统开发技术与应用
2.2.1 嵌入式处理器——嵌入式微处理器
嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性 高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线 接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术 保密性也较差。 嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块 电路板上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。
2.2.2 嵌入式存储器
只读存储器ROM
Flash ROM（闪存）
静态随机访问存储器SRAM
存储器类型
动态随机访问存储器DRAM
同步动态随机访问存储器（SDRAM）
硬盘、软盘、CD-ROM等外存储器
嵌入式系统开发技术与应用
2.2.3 外设及接口
串口UART
USB（通用串行总线接口）
通信接口 以太网口 I2C、SPI、GPIO etc LCD、触摸屏 外设及接口 输入输出设备 键盘 SD/MMC卡 存储扩展接口 CF/PCMICA 电源及辅助设备
嵌入式系统开发技术与应用
2.4.1 嵌入式系统开发的流程
（1）需要交叉开发工具和环境 （2）软硬件协同设计
（3）嵌入式系统开发人员以应用专家为主
（4）软件要求固态化存储
（5）软件代码高质量、高可靠性
嵌入式系统软件体系结构.ppt
见的PC机上的USB接口属于哪一类？ 4、简述USB的工作原理及工作方式。 5、常常听到的USB2.0指的是什么？
5、了解其他相关嵌入式软件体系的知识Biblioteka 第四章 嵌入式系统软件体系结构
4.1 基本概念 软件体系结构是包含系统构件、连接件和
约束的集合。 本质：核心内容必须考虑软件系统的结
构。这种结构是包含着各类交互关系、限制 及拓扑结构和设计原则等基本实体。
第四章 嵌入式系统软件体系结构
4.2 软件体系结构的作用 主要体现在两个方面： 1、是整个系统的整体规划
第四章 嵌入式系统软件体系结构
一、主要内容
1、基本概念 2、作用 3、通用软件体系结构 4、轮询系统 5、前后台系统 6、实时多任务系统 7、多处理器系统
第四章 嵌入式系统软件体系结构 二、学习目标
1、掌握嵌入式软件体系模型
2、熟悉嵌入式软件开发流程
3、熟悉软件体系的架构方法
4、掌握常见软件系统的设计和实现过程
2、是系统的抽象框架，越复杂的系统该 作用越明显
4.2 软件体系结构的作用
1、对整个系统的规划 结构性规划，只对系统组成元素、元素之
间应该如何组织才可以实现系统功能等问题 提出解决方法。也可以这么说，该规划只完 成系统的设计思路、功能特点进行描述。参 考图4.1.
4.2 软件体系结构的作用
2、抽象管理框架 完成对现实系统的抽象，体现于软件体系
结构中的各个元素，是从多个实际环境中抽 象出来的。例如在嵌入式系统组成中，就有 所谓的硬件抽象层。这层中，不管底层硬件 如何，只要在该抽象层中，提供了API接口， 那么基本上硬件的驱动就可以完成。
《嵌入式系统结构》课件
嵌入式存储器包括RAM、ROM、Flash 等类型
Flash用于存储程序和数据，断电后数 据不丢失，速度快，但价格较高
RAM用于存储临时数据，速度快，但断 电后数据丢失
嵌入式存储器的选择需要考虑成本、性 能、功耗等因素
嵌入式输入输出接口
输出接口：用于输出处理结 果，如显示器、扬声器、 LED灯等
输入接口：用于接收外部信 号，如键盘、鼠标、传感器 等
接口类型：串行接口、并行 接口、USB接口、I2C接口
等
接口功能：数据传输、控制 信号、电源管理等
嵌入式电源与接地
电源管理：确保系统稳定运行，降低功耗 电源设计：考虑电源电压、电流、稳定性等因素 接地设计：确保系统安全，防止电磁干扰 电源保护：防止电源异常导致的系统损坏
Part Four
嵌入式系统软件结 构
应用程序：实现特定功能，如数据采 集、数据处理等
Part Five
嵌入式系统的性能 评估与优化
嵌入式系统的性能指标
资源利用率：系统对硬件资 源的使用效率
吞吐量：系统在单位时间内 处理的数据量
响应时间：系统对输入信号 的反应速度
稳定性：系统在长时间运行 中的稳定性和可靠性
功耗：系统在运行过程中消 耗的能源
嵌入式系统在智能制造领域的应用前景
智能化生产：通过嵌入式系统实现 生产线的自动化、智能化生产
质量控制：通过嵌入式系统实现产 品质量的实时监控和自动调整，提 高产品质量
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
设备监控：通过嵌入式系统实时监 控生产设备的运行状态，提高生产 效率
智能物流：通过嵌入式系统实现物 流的自动化、智能化管理，提高物 流效率
嵌入式处理器的特点包括低功耗、 高集成度、高可靠性和实时性等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高 速 缓 存 控 制 器
数据
CACHE 主存
CPU
地址 数据
Why Embedded Intel Architecture?
• EIA processors, chipsets, software Initiatives, and other building blocks help provide the combination of performance, scalability, and software一based upgradeability needed to meet the growing requirements of next一generation networks at multiple levels of the OSI Application Services Layer. • EIA processors provide the power to handle compute-Intensive control operations, Including services and functions required by the application services layer such as routing and signaling protocols, policy control, Quality of Service [QOS], and security. • EIA reference designs for communications help provide the performance to support demanding telecom services and applications such as VoIP, telephony and billing services In second 一generation and third一generation network appliances.
存储器系统
• RAM：随机存取存储器， SRAM：静态随 机存储器， DRAM：动态随机存储器 • 1）SRAM比DRAM快 • 2）SRAM比DRAM耗电多 • 3）DRAM存储密度比SRAM高得多 • 4）DRM需要周期性刷新 • ROM：只读存储器 • FLASH：闪存
输入输出接口
• • • • • • I/O A/D、D/A 键盘 LCD 存储器接口 设备接口
• 南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过 一定的方式（不同厂商各种芯片组有所不 同，例如英特尔的英特尔Hub Architecture 以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥 芯片相连。 • 离处理器较远,一般都没有覆盖散热片。 • 发展方向主要是集成更多的功能，例如网 卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网 络等等。
RS232
• 最高传输速率为20 kb/s, 最大传输线长为30 米。 • 一般微机提供标准的RS232C 接口，该接 口采用负逻辑，与CMOS、TTL 电路的相 连需要专用集成电路进行电平转换。 • 传输速率低、传输距离近、抗共模干扰能 力差，在条件较恶劣的现场控制中，很难 实现数据的正常传输和获取。
25 针串口功能一览表
9 针串口功能一览表
USB 通用串行总线
• 即插即用，热插拨，系统不需重启便可工作，且易 于扩展（127个） • USB2.0以低成本实现高达480Mb/s的传输率 （USB1.1的全速设备可达12Mb/s） • 接口标准统一、端口供电 • 每个USB 的系统有且只有一个host， 它负责管理 整个USB系统，包括USB Device 的连接与删除、 Host 与USB Device 的通信、总路线的控制等等。
EIA嵌入式系统体系结构
一、嵌入式系统硬件基础
• 冯· 诺依曼体系结构和哈佛体系结构 • CISC与RISC • 影响CPU性能的因素 • 存储器系统 • I/O接口
典型嵌入式系统基本组成－硬件
电源 模块
时钟
外围电路 微处理器
Flash
RAM
MPU
复位
ROM
外设
USB LCD Keyboard Other
确保数据通道快速执行每一条指令
使CPU硬件结构设计变得更为简单
CISC与RISC的数据通道
ALU MEM
微操作通道
开始
IF
ID
REG
退出
开始
IF
ID
REG
ALU
MEM
退出
单通数据通道
影响CPU性能的因素：流水线、超标量 和缓存
• 流水线技术：几个指令可以并行执பைடு நூலகம் 提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通畅流动
南桥芯片（South Bridge）
• 南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI 总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控 制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高 级电源管理等，这些技术一般相对来说比 较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片 是一样的，不同的只是北桥芯片。所以现 在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多 于南桥芯片。
845系列芯片组
• 82845E/82845GL/82845G/82845GV/82845GE/82845PE，除 82845GL以外都支持533MHz FSB（82845GL只支持400MHz FSB），支持内存方面，所有845系列北桥都支持最大2GB内存。 82845GL/82845E支持DDR 266，其余都支持DDR 333。除 82845GL/82845GV之外都支持AGP 4X规范； • 865系列芯片组的82865P/82865G/82865PE/82865GV/82848P， 除82865P之外都支持800MHz FSB，DDR 400（82865P只支 持533MHz FSB，DDR 333，除82848P之外都支持双通道内存 以及最大4GB内存容量（82848P只支持单通道最大2GB内存）， 除82865GV之外都支持AGP 8X规范； • 还有目前最高端的875系列的82875P北桥，支持800MHz FSB， 4GB双通道DDR 400以及PAT功能。
• 其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类 型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的 北桥芯片决定的； • 扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量 （如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记 本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定 的; • 还有些芯片组由于纳入了3D加速显示（集成显示 芯片）、AC＇97声音解码等功能，还决定着计算 机系统的显示性能和音频播放性能等。
冯· 诺依曼体系结构模型
存储器
指令寄存器
控制器
程序
指令0 指令1 指令2 指令3 指令4
数据通道 输入 中央处理器
输出
数据 数据0 数据1 数据2
哈佛体系结构
地址 程序存储器 指令0 指令1 指令2
指令寄存器
控制器
指令
地址 数据通道 输入 中央处理器
数据存储器 数据0 数据1 数据2
输出
数据
CISC和RISC
Technologies
• • • • • • • • • • • • • • • Advanced Switching Advanced TCA , Telecom computing Architecture COM Express Embedded ATX Human Dynamics Surveillance Technology Intel® Active Management Technology Intel® Embedded Graphics Driver Intel® Flash Memory Packaging Technology Intel® Quick Capture Technology Intel® Micro Signal Architecture Intel® Mobile Media Technology Intel® Wireless MMX™ Technology Intel XScale® Technology PCI Express* Wireless Intel SpeedStep® Technology
Atom
• 英特尔历史上体积最小和功耗最小的处理器 • 基于新的微处理架构，专门为新一代移动网络设 备平台（MID，Mobile Internet Device）设计 • 保持同酷睿2双核指令集的兼容 • 支持多线程处理 • 内含4700万个晶体管,基于45纳米工艺和hi-k技术 制造 • 热设计功耗为0.6瓦到2.5瓦之间，频率却能达到 1.8GHz
总线和总线桥
CPU 低速设备
高速总线
桥
低速总线
存储器
高速设备
数据
高速设备
芯片组（Chipset）
• 主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU） 是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身 体的躯干。 • 芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定 了主板性能的好坏与级别的高低。 • 目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，如 果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地 影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。
北桥芯片
• 北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、 PCI数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和 主频、系统的前端总线频率、内存的类型 （SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和 最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持. • 整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。 • 离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与 处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而 缩短传输距离。