具有X86到ARM二进制翻译和执行功能的SoC系统设计.
嵌入式系统导论复习题
嵌入式系统导论复习题嵌入式系统导论复习题一填空1、嵌入式系统通常是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
2、嵌入式系统的可靠性是嵌入式计算机的生命线。
3、嵌入式系统的基本结构一般可分为硬件和软件，硬件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口，软件包括应用软件、编程接口、嵌入式操作系统和板升级支持包。
4、嵌入式处理器主要包括EMPU、EMCU、EDSP和ESOC。
其中ESOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。
5、目前使用的嵌入式操作系统有好几十种，最常用的是LINUX和WINCE。
6、嵌入式系统的系统级设计方法主要有先硬件后软件设计方法和软硬件协同设计的方法，其中针对单片机的开发是采用先硬件后软件的方法。
7、嵌入式软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三类。
8、嵌入式处理器是嵌入式硬件系统的核心，其种类非常多，常见的有ARM处理器、MIPS处理器和PowerPC处理器。
9、TI公司的TMS320C2XXX系列的DSP可作为MCU进行使用。
10、标准的嵌入式系统架构有两大体系：RISC和CISC，其中RISC架构的处理器包括ARM、MIPS、PowerPC、ARC等，CISC架构为我们所熟知的是INTEL的X86架构、VIA架构和AMD架构。
11、ARM7系列微处理器为32位RISC处理器。
12、国产嵌入式处理器的代表芯片为方舟和龙芯系列处理器。
13、存储器有三个主要特性：速度、容量和价格。
其中寄存器速度最快、价位最高、容量最小；主存用来存放将要参与运行的程序和数据；存取速度和容量介于寄存器和主存之间的为高速缓冲存储器cache。
14、按存储器的作用不同，可分为主存储器、辅助存储器和缓冲存储器，其中RAM和ROM属于主存储器。
15、RAM主要有SRAM和DRAM，常见的RAM容量扩展方法为字长扩展和字数扩展。
SOC系统的结构设计
网络通信接口设计能够实现数据的网络传输 ，具有传输距离远、可连接多个设备等优点 。
详细描述
网络通信接口设计通常采用TCP/IP等协议， 通过互联网或局域网实现数据的远程传输。 在SOC系统中，网络通信接口设计可以方便 地实现设备之间的数据共享和远程控制，提
高系统的可扩展性和灵活性。
无线通信接口设计
电源与散热设计
总结词
电源与散热设计是保障SOC系统稳定运行的重要环节。
详细描述
电源设计需要考虑电压、电流、功率等因素，散热设计需要考虑散热方式、散热效率等因素。良好的电源与散热 设计能够降低系统功耗和减少故障率。
03
软件结构设计
操作系统选择与定制
操作系统选择
根据SOC系统需求，选择合适的操作系 统，如Linux、Android等。
能。
汽车电子
在汽车电子领域，SOC系统可以 用于实现车载信息娱乐系统、安
全控制系统等功能。
SOC系统的基本构成
处理器
01
SOC系统中的微处理器是系统的核心，负责执 行指令和处理数据。
存储器
02
存储器用于存储程序代码和数据，包括只读存 储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）等。
输入输出接口
03
输入输出接口用于实现芯片与其他设备或系统 的通信和交互。
总结词
详细描述
无线通信接口设计能够实现数据的无线传输， 具有无需布线、移动方便等优点。
无线通信接口设计通常采用WiFi、蓝牙、 ZigBee等无线协议，通过无线信号实现数 据的传输。在SOC系统中，无线通信接口设 计可以方便地实现设备的无线连接和控制， 提高系统的便捷性和移动性。
05
安全防护设计
二进制翻译中的X86浮点栈处理
二进制翻译中的X86浮点栈处理谢海斌;武成岗;崔慧敏;李晶【期刊名称】《计算机研究与发展》【年(卷),期】2007(44)11【摘要】二进制翻译系统是一种基于软件的跨平台代码迁移系统,它将一种体系结构的二进制代码翻译成另一种体系结构的二进制代码.二进制翻译可以用于解决遗产代码的迁移问题,也可以实现不同硬件平台之间软件的通用.浮点栈的处理已成为以X86为源的二进制翻译的研究中的关键性问题之一,如何处理X86浮点栈问题直接关系到以X86为源的二进制翻译系统的性能.针对X86浮点寄存器栈的特征,提出了一种扩展虚拟栈(extending virtual stack)处理方案.它采用归一的方法,保证了每个基本块中的运算所涉及到的浮点寄存器可以直接映射到目标机器中的浮点寄存器,确保了翻译的效率,并利用翻译时的分析避免了在入口处不必要的判断;同时还给出了在基本块入口处判别一个基本块是否会出现浮点栈上溢和下溢的充分必要条件,为生成更加高效的代码提供了条件.实验表明,它能够在保证正确实现其功能的前提下,获得更好的执行效率.【总页数】9页(P1946-1954)【作者】谢海斌;武成岗;崔慧敏;李晶【作者单位】中国科学院计算技术研究所,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院计算技术研究所,北京,100080;中国科学院计算技术研究所,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院计算技术研究所,北京,100080;中国科学院研究生院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】TP314【相关文献】1.IA-64二进制翻译中旋转寄存器的处理方法 [J], 崔雪冰;景伟娜;崔平非2.动态二进制翻译中不对界问题的处理 [J], 崔进鲜;庞建民;岳峰;张一弛;张刚3.二进制翻译中的库函数处理 [J], 杨浩;唐锋;谢海斌;武成岗;冯晓兵4.二进制翻译中系统库函数的分类处理方法 [J], 谢海斌;张兆庆;武成岗;冯晓兵5.动态二进制翻译中库函数处理的优化 [J], 傅立国; 庞建民; 王军; 张家豪; 岳峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
[Linux]CPU架构指令集：RISCCISCarmamdX86i386aarch64
![[Linux]CPU架构指令集：RISCCISCarmamdX86i386aarch64](https://img.taocdn.com/s3/m/52381ebe68dc5022aaea998fcc22bcd126ff4281.png)
[Linux]CPU架构指令集：RISCCISCarmamdX86i386aarch641 前⾔本⽂是解决在软件开发、软件交付过程中，常常需要找寻与服务器硬件的CPU架构适配的软件包时，开发者和交付者⼜时常摸不着头脑、【迷迷糊糊】地就下载了某个所谓“适配”、“兼容”的各种软件包。
那么，我们真的get到了背后的关系（CPU指令集、CPU架构、CPU处理器/芯⽚、Soc(芯⽚上的系统)、x86_64架构、arm架构等等），这⼀层⾯了吗？正本清源，⽅能以更⾼de效率去理解、学习基于此的上层知识模块，降低开发风险、提⾼⼯作效率。
扯远啦~ 赶紧⼀把回来！那么，先从CPU架构所涉及的相关概念说起~2 基本概念2.0 CPU := 中央处理器Central Processing Unit，中央处理器。
CPU是计算机系统的核⼼和⼤脑，主要由控制器、运算器、存储器和连接总线构成。
其中，控制器和运算器组成CPU的内核，【内核】从存储器中提取数据，根据控制器中的指令集将数据解码，通过运算器中的微架构（电路）进⾏运算得到结果，以某种格式将执⾏结果写⼊存储器。
因此，内核的基础就是【指令集（指令集架构）】和【微架构】。
延申1：指令集(架构)指令集是所有指令的集合，它规定了CPU可执⾏的所有操作微架构是完成这些指令操作的电路设计。
相同的指令集可以有不同的微架构，如Intel 和AMD都是基于X86指令集但微架构不同。
指令集架构（ Instruction Set Architecture ），⼜称指令集或指令集体系，是计算机体系结构中与程序设计有关的部分，包含了基本数据类型，指令集，寄存器，寻址模式，存储体系，中断，异常处理以及外部 I/O 。
指令集架构包含⼀系列的 opcode 即操作码（机器语⾔），以及由特定处理器执⾏的基本命令。
简单地来说，指令集⼀般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中，属于计算机中硬件与软件的接⼝，它向操作系统定义了CPU的基本功能。
ASIC、NP、X86、RISC、DSP 、ARM、单片机几种常见技术介绍
RISC微处理器不仅精简了指令系统，采用超标量和超流水线结构；它们的指令数目只有几十条，却大大增强了并行处理能力。如：1987年Sun
Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一种超标量结构的RISC处理器。而SGI公司推出的MIPS处理器则采用超流水线结构，这些RISC处理器在构建并行精简指令系统多处理机中起着核心的作用。
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
● 分级存储器组织: ＮＰ存储器一般包含多种不同性能的存储结构，对数据进行分类存储以适应不同的应用目的。
● 高速Ｉ／Ｏ接口:
NP具有丰富的高速Ｉ／Ｏ接口，包括物理链路接口、交换接口、存储器接口、ＰＣＩ总线接口等。通过内部高速总线连接在一起，提供很强的硬件并行处理能力。
现代ASIC常包含整个32-bit处理器,类似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存储单元和其他模块.
这样的ASIC常被称为SoC(片上系统)。
FPGA是ASIC的近亲，一般通过原理图、VHDL对数字系统建模，运用EDA软件仿真、综合，生成基于一些标准库的网络表，配置到芯片即可使用。它与ASIC的区别是用户不需要介入芯片的布局布线和工艺问题，而且可以随时改变其逻辑功能，使用灵活。
针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘和累加运算的特点，DSP的算术单元的乘法器和加法器，可以在一个时钟周期内完成相乘、累加两个运算。近年出现的某些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同时进行乘、加、减运算，大大加快了FFT的蝶形运算速度。
x86架构与ARM架构处理器
x86架构与ARM架构处理器2010年07月18日星期日23:16英文缩写：ISA指令集架构，Instruction Set ArchitectureCISC复杂指令集计算机，Complex Instruction Set ComputerRISC精简指令集计算机，Reduced Instruction Set ComputerEPIC显性并行指令计算，Explicitly Parallel Instruction ComputingMMX多媒体扩展指令集，Multi Media ExtendedSSE单指令多数据流扩展，Streaming-Single instruction multiple data-ExtensionsCPU的机器语言与指令集CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列通过其硬件电路实现的指令系统，即机器语言。
指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。
从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两种，主要有指令位数多少、指令位数是否可变、指令顺序执行和并行执行、包含指令条数等等区别。
基于复杂指令集实现的计算机即CISC复杂指令集计算机，基于精简指令集的计算机即RISC精简指令集计算机。
Intel第一块16位的i8086CPU使用的指令集称x86指令集，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的x87芯片系列数学协处理器则另外使用x87指令集，后来将x86指令集和x87指令集统称为x86指令集。
x86指令集是CISC复杂指令集的代表。
复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，成本高。
并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。
后来经过研究发现，在计算机中，80％程序只用到了20％的指令集，基于这一发现，RISC精简指令集被提了出来，这是计算机系统架构的一次深刻革命。
RISC 架构的基本思路是：抓住CISC指令系统指令种类太多、指令格式不规范、寻址方式太多的缺点，通过减少指令种类、规范指令格式和简化寻址方式，方便处理器内部的并行处理，提高VLSI器件的使用效率，从而大幅度地提高处理器的性能。
英特尔预计x86架构应用到一切芯片中
英特尔预计x86架构应用到一切芯片中
佚名
【期刊名称】《《电脑编程技巧与维护》》
【年(卷),期】2008(000)008
【摘要】英特尔数字企业事业部负责人PatGelsinger称，英特尔预计摩尔定律近期仍将继续发挥作用，并且计划把英特尔x86架构扩展到大型计算机的嵌入式设备中。
同时，编程技术必须进一步发展以便更好地利用多核芯片的优势。
【总页数】1页(P4)
【正文语种】中文
【中图分类】TP332
【相关文献】
1.兆芯:以自主x86架构实现硬件安全 [J], 乔北
2.有关未来的“芯”思英特尔信息技术峰会——重“芯”再来重塑英特尔计算体验[J], 刘思博
3.基于兆芯X86架构处理器的国产化CPCI主板设计 [J], 王浩宇
4.兆芯CPU的目标是取代X86架构芯片 [J],
5.英特尔公司推出基于英特尔架构（IA架构）的嵌入式SoC——英特尔
EP80579集成处理器 [J],
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SoC芯片介绍
SoC芯片介绍什么是SOC随着设计与制造技术的发展，集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成，现在又发展到IP的集成，即SoC(SystemonaChip)设计技术。
SoC可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。
虽然SoC 一词多年前就已出现，但到底什么是SoC则有各种不同的说法。
在经过了多年的争论后，专家们就SoC的定义达成了一致意见。
这个定义虽然不是非常严格，但明确地表明了SoC的特征：实现复杂系统功能的VLSI；采用超深亚微米工艺技术；使用一个以上嵌入式CPU/数字信号处理器（DSP）；外部可以对芯片进行编程；怎样去理解SoC中包含了微处理器/微控制器、存储器以及其他专用功能逻辑，但并不是包含了微处理器、存储器以及其他专用功能逻辑的芯片就是SoC。
SoC 技术被广泛认同的根本原因，并不在于SoC可以集成多少个晶体管，而在于SoC可以用较短时间被设计出来。
这是SoC的主要价值所在——缩短产品的上市周期，因此，SoC更合理的定义为：SoC是在一个芯片上由于广泛使用预定制模块IP(Intellectual Property)而得以快速开发的集成电路。
从设计上来说，SoC就是一个通过设计复用达到高生产率的硬件软件协同设计的过程。
从方法学的角度来看，SoC是一套极大规模集成电路的设计方法学，包括IP核可复用设计/测试方法及接口规范、系统芯片总线式集成设计方法学、系统芯片验证和测试方法学。
SOC 是一种设计理念，就是将各个可以集成在一起的模块集成到一个芯片上，他借鉴了软件的复用概念，也有了继承的概念。
也可以说是包含了设计和测试等更多技术的一项新的设计技术。
SOC的一般构成从大处来分，SOC含有：1.逻辑核包括CPU、时钟电路、定时器、中断控制器、串并行接口、其它外围设备、I/O端口以及用于各种IP核之间的粘合逻辑等等；2.存储器核包括各种易失、非易失以及Cacha等存储器；3.模拟核包括ADC、DAC、PLL以及一些高速电路中所用的模拟电路。
解读x86、ARM和MIPS三种主流芯片架构
解读x86、ARM和MIPS三种主流芯片架构派进展风格导致其商业进程远远滞后于ARM，当ARM与高通、苹果、NVIDIA等芯片设计公司合作大举进攻移动终端的时候，MIPS还停歇在高清盒子、打印机等小众市场产品中;五是MIPS自身系统的软件平台也较为落后，应用软件与ARM体系相比要少无数。
x86 CISC是一种为了便于编程和提高记忆体拜访效率的芯片设计体系，包括两大主要特点：一是用法微代码，命令集可以挺直在微代码记忆体里执行，新设计的处理器，只需增强较少的电晶体就可以执行同样的命令集，也可以很快地编写新的命令集程式;二是拥有浩大的命令集，x86拥有包括双运算元格式、寄存器到寄存器、寄存器到记忆体以及记忆体到寄存器的多种命令类型，为实现复杂操作，微处理器除向程序员提供类似各种寄存器和机器命令功能外，还通过存于只读存储器(ROM)中的微程序来实现极强的功能，微处理器在分析完每一条命令之后执行一系列初级命令运算来完成所需的功能。
x86命令体系的优势体现在能够有效缩短新命令的微代码设计时光，允许实现CISC体系机器的向上兼容，新的系统可以用法一个包含早期系统的命令集合。
另外微程式命令的格式与高阶语言相匹配，因而编译器并不一定要重新编写。
相较ARM RISC命令体系，其缺点主要包括四个方面。
第一，通用寄存器规模小，x86命令集惟独8个通用寄存器，CPU大多数时光是在拜访存储器中的数据，影响囫囵系统的执行速度。
而RISC 系统往往具有十分多的通用寄存器，并采纳了重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术，使寄存器资源得到充分的利用。
其次，影响性能表现，解码器的作用是把长度不定的x86命令转换为长度固定的类似于RISC的命令，并交给RISC内核。
解码分为硬件解码和微解码，对于容易的x86命令只要硬件解码即可，速度较快，而碰到复杂的x86命令则需要举行微解码，并把它分成若干条容易命令，速度较慢且很复杂。
第三，x86命令集寻址范围小，约束用户需要。
浅谈ARM架构应用处理器与X86架构处理器
浅谈ARM架构应用处理器与X86架构处理器ARM架构应用处理器和x86架构处理器是目前市场上最常见的两种处理器架构。
虽然它们都用于计算机和移动设备，但在设计和使用上有一些重要的区别。
首先，ARM架构应用处理器主要用于移动设备和嵌入式系统，如智能手机、平板电脑和物联网设备。
它们通常采用低功耗设计，并具有较小的尺寸和散热要求。
ARM处理器的主要优点是能够提供出色的能效比，即在限制功耗的情况下，能够提供更高的性能。
这使得ARM处理器成为移动设备的首选。
与之相比，x86架构处理器主要用于桌面和服务器系统。
它们通常具有更高的性能，更强大的计算能力和更高的功耗要求。
x86处理器的主要优势是它们能够运行更广泛的软件和操作系统，包括Windows和一些高性能应用程序。
这使得x86处理器成为图形设计、游戏和大规模计算等需要更强大处理能力的领域的首选。
此外，ARM架构应用处理器通常采用的是RISC（精简指令集计算机）架构，而x86架构处理器采用复杂指令集计算机（CISC）架构。
RISC架构的优点是指令简单，执行速度快，但需要更多的指令来完成相同的任务。
CISC架构的优势在于单个指令执行的功能更多，但执行速度相对较慢。
然而，随着技术的进步，两种架构之间的差距在逐渐缩小。
此外，由于x86架构处理器的市场份额更大，更多的软件和工具支持x86架构。
这意味着在选择处理器架构时，x86处理器更容易满足各种软件和应用程序的需求。
而选择ARM架构的处理器意味着需要更多的定制和适应性开发。
最后，ARM架构处理器通常具有集成的图像、视频和音频硬件加速功能，这使得它们非常适合移动设备上的媒体处理和图形渲染。
而x86架构处理器则更适合需要更高的计算性能和大规模数据处理的任务。
综上所述，ARM架构应用处理器和x86架构处理器在应用场景、功耗、软件支持和具体功能等方面存在一些重要差异。
选择适合自己需求的处理器架构非常关键，需要根据所需的性能、功耗和软件兼容性等方面进行综合考量。
一种X86架构的SOPC设计与应用
公 司 的 Ｍｉ ｏ ｌｚ ｃ Ｂ ａｅ软核处 理 器等 。 ｒ
３ ）基 于 Ｈａｄ ｏ ｙ技 术 的 Ｓ Ｃ 系 统 。 由 ｒＣ ｐ ＯＰ Ａｌ ｒ ｔ ａ公 司推 出 的 Ｈａｄ ｏ ｙ技 术 就 是 利 用 原 有 ｅ ｒＣ ｐ
的 Ｆ ＧＡ开 发 工 具 ， 成 功 实 现 与 Ｆ ＧＡ 器 件 上 Ｐ 将 Ｐ 的ＳＰ Ｏ Ｃ系统通 过特 定 的 技术 直 接 向 ＡＳＣ转 化 ， Ｉ
关键词 Ｓ） Ｃ； 入 式 ； ８ ＫＰ 嵌 Ｘ６ Ｔ ３２ Ｐ ３
中图分类号
Ｄｅ ｉｎ ａ ｓ ｇ ｎｄ Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｌｃ ｔ ｏ ｆ ａ ＳＯＰＣ Ｂａｓ ｄ ｏ ８ ｒ ｈｉｅ ｔ ｅ ｅ ｎ Ｘ Ａ ｃ ｔ ｃ ｕｒ ６
Ｑｉ ｉ Ｍ ａ Ｚｈ ｎ ｎ Ｔａ ｏ ｇ （ ｕ ａ ｇ ｔ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｗ ｈ ｎ Ｄｉ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ，Ｗ ｕ ａ ４ ０ ７ ） ａ ｔ ｈｎ ３ ０ ４
从 而 克服传 统 ＡＳＣ设 计 中普 遍存 在 的 问题 。 Ｉ
２ Ｓ Ｃ 系统 实现 途 径 ｏＰ
Ｓ Ｃ技 术是 美 国 Ａｌ ｒ 公 司最 早 提 出的 ， ＯＰ ｔａ ｅ 并 且 同时推 出了相应 的开 发软 件 Ｑｕ ｒｕ Ｉ。 目前其 ａｔｓＩ
这 三种 实 现方 式各 有其 特点 ， １对 三种 方 式 表
武汉 ４０７） ３ ０ ４ （ 汉 数字工程研究所 武
Hale Waihona Puke 摘要Ｓ Ｐ （ ｙ ｔ ＯｎＰ ｏ ｒｍｍａ ｌ Ｃ ｉ） 随 着 可 编 程 逻 辑 器 件 技 术 和 Ｅ Ａ 设 计 技 术 发 展 而 涌 现 出来 的 一 种 Ｏ Ｃ Ｓ ｓｅ ｍ ｒｇａ ｂｅ ｈｐ 是 Ｄ
CPU架构讲解X86、ARM、RISC、MIPS
CPU架构讲解X86、ARM、RISC、MIPS一、当前CPU的主流架构：1.X86架构采用CISC指令集（复杂指令集计算机），程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。
2.ARM架构是一个32位的精简指令集（RISC）架构。
3.RISC-V架构是基于精简指令集计算（RISC）原理建立的开放指令集架构。
4.MIPS架构是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，可支持高级语言的优化执行。
CPU架构是CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范，是区分不同类型CPU的重要标示。
二、目前市面上的CPU分类主要分有两大阵营：1.intel、AMD为首的复杂指令集CPU；2.IBM、ARM为首的精简指令集CPU。
两个不同品牌的CPU，其产品的架构也不相同，例如，Intel、AMD的CPU是X86架构的，而IBM的CPU是PowerPC架构，ARM是ARM架构。
三、四大主流CPU架构详解（X86、ARM、RISC、MIPS）1.X86架构X86是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。
1978年6月8日，Intel 发布了新款16位微处理器8086，也同时开创了一个新时代：X86架构诞生了。
X86指令集是Intel为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，IBM 1981年推出的世界第一台PC机中的CPU–i8088（i8086简化版）使用的也是X86指令。
采用CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）架构。
与采用RISC不同的是，在CISC处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。
顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。
随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium 4系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。
x86架构与ARM架构处理器_百度文库.
x86架构与ARM架构处理器英文缩写:ISA指令集架构,Instruction Set ArchitectureCISC复杂指令集计算机,Complex Instruction Set ComputerRISC精简指令集计算机,Reduced Instruction Set ComputerEPIC显性并行指令计算,Explicitly Parallel Instruction ComputingMMX多媒体扩展指令集,Multi Media ExtendedSSE单指令多数据流扩展,Streaming-Single instruction multiple data-ExtensionsCPU的机器语言与指令集CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列通过其硬件电路实现的指令系统,即机器语言。
指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。
从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两种,主要有指令位数多少、指令位数是否可变、指令顺序执行和并行执行、包含指令条数等等区别。
基于复杂指令集实现的计算机即CISC复杂指令集计算机,基于精简指令集的计算机即RISC精简指令集计算机。
Intel第一块16位的i8086CPU使用的指令集称x86指令集,同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的x87芯片系列数学协处理器则另外使用x87指令集,后来将x86指令集和x87指令集统称为x86指令集。
x86指令集是CISC复杂指令集的代表。
复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长,成本高。
并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。
后来经过研究发现,在计算机中,80%程序只用到了20%的指令集,基于这一发现,RISC精简指令集被提了出来,这是计算机系统架构的一次深刻革命。
RISC架构的基本思路是:抓住CISC指令系统指令种类太多、指令格式不规范、寻址方式太多的缺点,通过减少指令种类、规范指令格式和简化寻址方式,方便处理器内部的并行处理,提高VLSI器件的使用效率,从而大幅度地提高处理器的性能。
SOC设计方法与实现
SOC设计方法与实现SOC（System on Chip）是一种集成了多个功能模块的芯片，其设计过程涉及多个步骤和方法。
本文将从SOC设计的方法和实现两个方面进行详细介绍。
首先，SOC设计方法主要包括以下几个步骤：1.系统级架构设计：这个步骤是SOC设计的起点，需要考虑系统的功能需求、性能要求、资源预算等因素。
在这个阶段，设计人员需要定义系统的整体架构和功能模块之间的通信接口。
同时，还需要进行系统级仿真和性能评估，以确保设计方案的可行性。
2. 功能模块设计：在完成系统级架构设计后，设计人员需要对各个功能模块进行详细设计。
每个功能模块通常对应一个IP（Intellectual Property）核，在设计过程中，设计人员可以选择使用硬核IP或软核IP。
硬核IP是由芯片厂商提供的固定功能的IP，而软核IP则是通过HDL （Hardware Description Language）编写的灵活可配置的IP。
在进行功能模块设计时，设计人员需要考虑每个模块的接口、功能和性能。
3. 通信接口设计：SOC中各个功能模块之间通过通信接口进行通信。
在进行通信接口设计时，设计人员需要选择合适的通信协议和接口标准。
常用的通信协议包括AXI（Advanced eXtensible Interface）、AHB （Advanced High-performance Bus）等。
通过采用标准的通信协议和接口，可以提高系统的可移植性和互操作性。
4.物理设计：在完成功能模块和通信接口的设计后，设计人员需要进行物理设计。
物理设计包括布局布线和时序优化两个步骤。
在布局布线阶段，设计人员需要将各个功能模块和通信接口放置在芯片上，并进行布线连接。
在时序优化阶段，设计人员需要通过时钟树综合、时序修复等技术来满足系统的时序约束。
物理设计的目标是在保持性能的同时，尽量降低功耗和芯片面积。
其次，SOC的实现过程一般可以分为如下几个阶段：1. 前端设计：SOC前端设计包括系统级架构设计、功能模块设计和通信接口设计。
系统芯片SOC设计
SOC的设计流程
SOC的设计流程
SOC采用的是Top-to-Down方法，整体考虑了SoC芯片软/硬件系统设计的 要求，将系统需求、处理机制、芯片体系结构、各层次电路及器件、算 法模型、软件结构、协同验证紧密结合起来，从而用单个或极少几个芯 片完成整个系统的功能。设计流程分为以下几个主要步骤：
1. 系统总体方案设计：芯片系统功能、指标定义、需求分析、产品市场定位、软/硬 件划分、指标分解等整体方案论证。
设计从面向逻辑的设计向面向互连的设 计方法转变。 将嵌入式软件集成到SOC中。
在设计阶段需要进行软硬件划分，以使 软硬件可以同时进行设计调试。 对设计阶段的验证提出了很高的要求。
设计人员的经验十分重要。
因此，从硬件角度看，SoC是 在一个芯片上由于广泛使用预 定制IP模块而得以快速开发的 集成电路；
（2）SoC芯片以MPU（Micro Processing Unit ）/MCU（Micro Controller Unit ）/DSP（Digital Signal Processing）为核心，通过总 线与其它模块相互连接，实现数据交换和通讯控制等功能，形成一个完 整的计算机系统。
（3）软件存储在Flash ROM中，由MPU/MCU/DSP 解释、执行，完成 相应的处理功能。
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系统芯片 （SOC）
设计
2023
系统芯片（SOC）是微电子技术发展的必然。
目前，集成电路工业发展的一大特征是产业分工，形成了设计、 制造、封装及测试独立成行的局面。另一大特征是系统设计和 IP（Intellectual Property，知识产权）设计发生分工。
并且，随着深亚微米集成电路制造工艺的普及，大量的逻辑功 能可以通过单一芯片实现，同时一些消费类的电子行业要求进 行百万门级的IC设计。这些系统的设计时间和产品投放时间等 尽可能短，产品质量尽可能高。在这种情况下，一种新的概念 SOC（系统芯片，也称片上系统）应运而生。
第6章SOC的体系结构
超流水线技术
提高流水线处理效率的另一个方法是缩短机器周期。 一般是将一个机器周期划分为若干个子周期，每个子 周期均发射一条新的指令，亦即每个机器周期发射多 条指令，从而提高计算机的性能。这种处理方式称为 超流水线处理技术。
取指1 取指2 译码 执行 存贮1 存贮2 检查标志 写结果 取指3 取指4 译码 执行 存贮3 存贮4 检查标志
(2) 可扩展性：所有的数据结构和接口应能方便加入新 的模块。
(3) 可综合性：处理器核的描述应该能够综合，以得到 实际电路的实现。
(4) 可测试性：处理器核的设计应该便于进行系统测试 和性能分析。
(5) 分布性：处理器的控制设计成分布式控制，便于指 令集扩展和处理器适应新的应用要求。分布式控制主要 负责流水级管理和每个流水级之间的状态通信。
微指令的结构限制了CISC CPU速度的进一步提 高。
CISC结构不利于并行处理方法。
6.1.3 嵌入式软件
有些SOC需要嵌入式实时操作系统（Real Time Operational System，简称为RTOS）的支持。
嵌入式实时操作系统是计算机操作系统的技术 和设计理念在嵌入式系统中的应用。
6.2 SOC中的嵌入式精简指令集处理 器RISC
CPU核
地址产生电路
运算电路
时序控制电路
指令译码 取指电路
DSP核
地址产生电路
运算电路
指令译码
CPU与DSP同指令流、同地址
CPU核
地址产生电路
运算电路
时序控制电路
指令译码 取指电路
DSP核 运算电路 指令译码
6.2.6 RISC核的设计
RISC核的设计原则：
(1) 模块化：若需加入新的指令，只需要修改相关的部 分，系统结构不应变化。
体系结构 RISC, CISC, x86, ARM, MIPS
体系结构: RISC, CISC, x86, ARM, MIPS硬件体系结构（Architecture）软件操作系统（Operating System）一、RISC与CISC1.CISC（Complex Instruction SetComputer,复杂指令集计算机）复杂指令集（CISC，Complex Instruction Set Computer）是一种微处理器指令集架构（ISA），每个指令可执行若干低阶操作，诸如从内存读取、储存、和计算操作，全部集于单一指令之中。
CISC特点：1.指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方式多；2.绝大多数指令需多个机器周期完成；3.各种指令都可访问存储器；4.采用微程序控制；5.有专用寄存器，少量；6.难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序；在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。
而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。
2.RISC（reduced instruction setcomputer，精简指令集计算机）精简指令集这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，编译器的效率更高。
它能够以更快的速度执行操作。
这种设计思路最早的产生缘自于有人发现，尽管传统处理器设计了许多特性让代码编写更加便捷，但这些复杂特性需要几个指令周期才能实现，并且常常不被运行程序所采用。
此外，处理器和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。
在这些因素促使下，出现了一系列新技术，使处理器的指令得以流水执行，同时降低处理器访问内存的次数。
实际上在后来的发展中，RISC与CISC在竞争的过程中相互学习，现在的RISC指令集也达到数百条，运行周期也不再固定。
虽然如此，RISC设计的根本原则——针对流水线化的处理器优化—0—没有改变，而且还在遵循这种原则的基础上发展出RISC的一个并行化变种VLIW（包括Intel EPIC），就是将简短而长度统一的精简指令组合出超长指令，每次执行一条超长指令，等于并行执行多条短指令。
统信uos技术参数
统信uos技术参数
统信UOS（Union Operating System）是中国自主研发的操作
系统，旨在实现自主可控。
以下是统信UOS的一些技术参数：
1. 内核版本，统信UOS的内核基于Linux，具有良好的稳定性
和安全性。
其内核版本会随着系统的更新而不断升级和优化。
2. 支持架构，统信UOS支持多种处理器架构，包括x86架构和ARM架构，适用于不同类型的设备和应用场景。
3. 用户界面，统信UOS提供了直观友好的用户界面，通过图形
化操作，用户可以轻松进行系统设置、应用管理等操作。
4. 应用兼容性，统信UOS在兼容性方面进行了优化，可以运行
基于Linux的各种应用程序，同时也支持部分Windows应用的兼容性。
5. 安全性能，统信UOS注重系统安全性，提供了多层次的安全
防护机制，包括权限管理、安全加固等，以确保系统的稳定和安全。
6. 功能模块，统信UOS内置了丰富的功能模块，包括办公应用、多媒体播放、网络通信等，满足用户的日常使用需求。
7. 支持协议，统信UOS支持多种网络协议和标准，包括
TCP/IP协议、HTTP协议等，可以与各种网络设备进行兼容和互通。
总的来说，统信UOS在技术参数方面具有较高的灵活性、稳定
性和安全性，适用于各种计算设备和应用场景。
希望以上信息能够
对你有所帮助。
处理器系列之X86微处理器体系结构
处理器系列之X86微处理器体系结构中央处理器，也称微处理器（CPU，Central Processing Unit），是微型计算机的运算和指挥控制控制中心。
不同型号的微型计算机，其性能的差别首先在于其微处理器性能的不同，而微处理器性能又与其内部结构、组成有关。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。
它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。
指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。
指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码。
有的指令中也直接包含操作数本身。
CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。
指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。
在计算机指令系统的优化发展过程中，出现过两个截然不同的优化方向：CISC 技术和RISC技术。
CISC是指复杂指令系统计算机(ComplexInstructionSetComputer)；RISC是指精减指令系统计算机（ReducedInstructionSetComputer)。
这里的计算机指令系统指的是计算机的最低层的机器指令，也就是CPU能够直接识别的指令。
随着计算机系统的复杂，要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。
最初，人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度，这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机，即ComplexInstructionSetComputer，简称CISC。
另一种优化方法是在20世纪80年代才发展起来的，其基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序来实现，这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机。
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具有X86到ARM二进制翻译和执行功能
的SoC系统设计
二进制翻译是一种直接翻译可执行二进制程序的技术，能够把一种处理器上的二进制程序翻译到另外一种处理器上执行。
它使得不同处理器之间的二进制程序可以很容易的相互移植，扩大了硬件/软件的适用范围，有助于打破处理器和支持软件之间的相互扼制的局面。
二进制翻译技术的优点为：不需要重编译源码就可以实现软件从旧平台到新平台的移植;快速为新机器提供软件，包括移植操作系统和编译器;充分利用新机器的特性优化代码;减少培训费用
二进制翻译是一种直接翻译可执行二进制程序的技术，能够把一种处理器上的二进制程序翻译到另外一种处理器上执行。
它使得不同处理器之间的二进制程序可以很容易的相互移植，扩大了硬件/软件的适用范围，有助于打破处理器和支持软件之间的相互扼制的局面。
二进制翻译技术的优点为：不需要重编译源码就可以实现软件从旧平台到新平台的移植;快速为新机器提供软件，包括移植操作系统和编译器;充分利用新机器的特性优化代码;减少培训费用，因为使用的是相同的软件，所以不必在新平台上重新培训员工;降低了多平台软件的费用。
1SOC架构设计
1.1 处理器的确定
通用处理器与硬件逻辑是SoC设计的主流架构。
在一些需要大量数据处理的应用中，这样的架构并不能满足要求。
实际上，由于不同的任务在很大程度上互相独立运行，可以将具有内在执行并行性的任务分解为紧密联系的子任务，不同的内核可以执行不同的子任务，多核架构在1个周期内可以执行多个指令。
这种并行处理使得整个系统的性能与使用单核处理器串行处理相同任务相比，有了很大改进。
另外，多核架构设计可以复用现有的单核处理器作为处理器核心，从而可以缩短设计和验证周期，节省开发成本，符合SoC设计的基本思路。
多核架构是未来SoC发展的一个趋势。
该设计采用双核架构，采用当代流行的处理能力较好的ARM处理器ARM7TDMI-S 和ARM926EJ-S，ARM内核最大的优势在于高速度、低功耗。
ARM7TDMl-s具有3级流水线结构，支持Win-dows CE，Linux等操作系统。
ARM926EJ-S是ARM公司在2000年推出的功能最强大的ARM9处理器，实现5级流水，它与外部通信接口为双AHB总线结构，即指令AHB总线和数据AHB总线。
该设计中ARMTDMI-S主要负责控制、操作系统平台和任务的调度。
ARM926EJ-S则主要负责各种任务的执行。
1.2 使用的总线标准
由于SoC中集成了大量的IP核，设计的关键在于如何实现各IP模块之间的互连。
目前，SoC中IP核的互连一般采用总线结构，通过消息通信。
采用ARM公司的AHB与APB为片上总线。
AMBA总线体系结构是当前SoC体系设计结构设计的开放标准，由于AMBA被越来越多的公司采用，已迅速成为SoC结构和IP库开发的标准。
在具体实现时，采用AHB加APB的两级总线结构。
AHB用来支持高速设备，支持多主从设备。
多个主设备之间通过仲裁机制保证优先级，从设备通过地址译码机制被选中，并响应主设备发起的总线事务。
APB用支持基于寄存器访问的低速设备。
AHB与APB两条总线通过总线桥连接在一起，实现两条总线之间的协议转换。
图1为SoC的系统结构框图。
1.3 各IP在系统中的功能
除了两个处理器外，SoC中各IP核功能如下：翻译模块：实现将X86指令翻译成为ARM指令的功能。
SMI：外部存储与微处理器之间的桥梁，支持RoM作为系统的非易失性存储介质，支持片外SRAM作为系统的外围高速存储。
中断控制器：用来支持系统内部与外部的中断控制，如中断电平/边沿触发、中断电平极性与中断使能等。
Internal Memory：片内SRAM，大小为1 KB，但可以通过修改Verilog的描述来改变其大小。
Default Slave：用于当master访问未定义的地址空间时，给出一个应答信号。
Retry Slave：是一个可以产生重试回应及等待命令的slave范例，若需要类似的模组，可以利用它来完成。
Watchdog：保证系统安全的监控模块，软件需在预定的时间内访问相应的寄存器，否则硬件将产生内部信号自动复位。
GPIO控制器：用来支持扩展外设，拓宽SoC的使用范围。
Remap&Pause：主要分成两个处理单元，前者负责控管地址是否重新对应的机制，后者负责管理系统的省电模式。
TImer：定时器，支持捕获、Matchout输出、外部时钟驱动。
2 X86到ARM二进制翻译模块
该设计使用的翻译模块通过编写Verilog HDL实现，能将部分X86指令翻译成ARM指令，实现了某些X86应用程序到ARM架构的移植。
图2为解码器内部结构图。
该翻译模块首先从ROM中取出X86指令，翻译成ARM指令后存人RAM中，所有指令翻译完成后，翻译模块产生一个终端，使处理器执行RAM中的指令。
即所有指令先翻译完成，处理器才执行，该翻译过程属于静态二进制翻译。
其中Decoder是整个解码模块的核心，负责翻译指令。
Decoder模块采用有限状态机控制数据通路的方式实现.根据指令的功能和寻址方式进行状态分类，然后输出ARM指令。
例如，把寄存器寻址的算术指令可分为一类：。