主流嵌入式CPU对比
嵌入式处理器分类及选型
来源: Microdesign Resources
2001年嵌入式芯片市场份额 市场份额
ARM
MIPS Hitachi SH PowerPC Others
74.6 %
11.5% 8.3% 4.3% 1.3%
以上数据来自andrew Allision的报告。
芯片选型
处理器功能满足需求，取决于片上资源 价格便宜 速度够快
功耗够低
生产方便 供货持久，取决于供应商 开发容易，取决于开发工具
AMD186
ARM
AT91xx、S3C4510、EP7312
MIPS
CPU32
…… 流行体系结构有30几个系列
1999年嵌入式芯片市场情况
PowerPC 3% x86 7% Hitachi SH 9% i960 2%
SPARC 1%
ARM 38%
MIPS 15% 68K/Coldfire 25%
嵌入式处理器分类及选型
处理器分类
数据处理能力 8 位
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
16 位
AT91xx
32 位
AMD186、S3C45xx、PowerPC、ColdFire
处理器分类
性能、功能、应用领域 微控制器 MCU
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
微处理器MPU
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，在功能上和标准微 处理器基本相同。 电路板包含ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件。 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PC104等。
嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、ColdFire、 Power PC、MIPS、ARM系列等。
史上最全！常见的嵌入式处理器对比分析...文末还有精彩福利哦！
史上最全！常见的嵌⼊式处理器对⽐分析...⽂末还有精彩福利哦！嵌⼊式处理器简介嵌⼊式处理器是嵌⼊式系统的核⼼，是控制、辅助系统运⾏的硬件单元。
范围极其⼴阔，从最初的4位处理器，⽬前仍在⼤规模应⽤的8位单⽚机，到最新的受到⼴泛青睐的32位，64位嵌⼊式CPU。
⾃微处理器的问世以来，嵌⼊式系统得到了飞速的发展，嵌⼊式处理器毫⽆疑问是嵌⼊式系统的核⼼部分，嵌⼊式处理器直接关系到整个嵌⼊式系统的性能。
通常情况下嵌⼊式处理器被认为是对嵌⼊式系统中运算和控制核⼼器件总的称谓。
世界上具有嵌⼊式功能特点的处理器已经超过1000种，流⾏体系结构包括MCU，MPU等30多个系列。
鉴于嵌⼊式系统⼴阔的发展前景，很多半导体制造商都⼤规模⽣产嵌⼊式处理器，并且公司⾃主设计处理器也已经成为了未来嵌⼊式领域的⼀⼤趋势，其中从单⽚机、DSP到FPGA有着各式各样的品种，速度越来越快，性能越来越强，价格也越来越低。
嵌⼊式处理器的寻址空间可以从64kB到16MB，处理速度最快可以达到2000 MIPS，封装从8个引脚到144个引脚不等。
特点嵌⼊式微处理器与普通台式计算机的微处理器设计在基本原理上是相似的，但是⼯作稳定性更⾼，功耗较⼩，对环境（如温度、湿度、电磁场、振动等）的适应能⼒强，体积更⼩，且集成的功能较多。
在桌⾯计算机领域，对处理器进⾏⽐较时的主要指标就是计算速度，从33MHz主频的386计算机到3GHz主频的PenTIum 4处理器，速度的提升是⽤户最主要关⼼的变化，但在嵌⼊式领域，情况则完全不同。
嵌⼊式处理器的选择必须根据设计的需求，在性能、功耗、功能、尺⼨和封装形式、SoC程度、成本、商业考虑等等诸多因素之中进⾏折中，择优选择。
嵌⼊式处理器做为嵌⼊式系统的核⼼，嵌⼊式处理器担负着控制、系统⼯作的重要任务，使宿主设备功能智能化、灵活设计和操作简便。
为合理⾼效的完成这些任务，⼀般说，嵌⼊式处理器具有以下特点：很强的实时多任务⽀持能⼒，存储区保护功能，可扩展的微处理器结构，较强的中断处理能⼒，低功耗。
四大主流芯片架构（X86、ARM、RISC-V和MIPS）
四大主流芯片架构（X86、ARM、RISC-V和MIPS）文章目录•••1、X86架构•2、ARM架构•3、RISC-V架构•4、MIPS架构•没有所谓的“万能芯片架构”•目前市场上主流的芯片架构有X86、ARM、RISC-V和MIPS四种：其实还有第五种：龙芯指令集LoongArch，咱再等等她，等她遍地开花时。
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指令集是美国Intel公司为其第一块16位CPU（i8086）专门开发的，美国IBM公司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。
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公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。
2、ARM架构ARM架构是一个32位精简指令集处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。
如今，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。
ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置到电脑外设甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有它的存在。
ARM和X86架构最显著的差别是使用的指令集不同。
3、RISC-V架构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（ISA），RISC-V是在指令集不断发展和成熟的基础上建立的全新指令。
RISC-V 指令集完全开源，设计简单，易于移植Unix系统，模块化设计，完整工具链，同时有大量的开源实现和流片案例，得到很多芯片公司的认可。
4大主流CPU处理器技术架构分析
4大主流CPU处理器技术架构分析1.x86架构：x86架构是由英特尔和AMD共同推出的一种处理器架构。
它是32位和64位处理器的主流架构，广泛用于个人电脑和服务器。
x86架构采用复杂指令集计算机（CISC）的设计思想，通过提供大量的指令集，能够直接执行复杂的操作，从而提高性能。
不过，由于复杂的指令集和多级流水线设计，x86架构的处理器功耗较高，且难以优化。
2.ARM架构：ARM架构是一种低功耗架构，广泛用于移动设备和嵌入式系统。
它采用精简指令集计算机（RISC）的设计思想，通过简化指令集和流水线设计，减少了功耗和芯片面积。
ARM架构具有高效能和低功耗的优势，在移动设备上取得了巨大成功。
它还采用了模块化的设计，可以根据需求选择不同的组件来构建处理器。
3. Power架构：Power架构由IBM开发，广泛应用于大型服务器和超级计算机。
Power架构采用RISC设计思想，通过减少指令数量和复杂度，提高了性能和效率。
Power架构也支持多线程和多处理器技术，可以实现高度的并行计算。
Power架构的处理器主要被用于高性能计算场景，如大数据分析、科学计算等。
4.RISC-V架构：RISC-V架构是一个开源的指令集架构，于2024年由加州大学伯克利分校开发。
RISC-V架构采用RISC设计思想，通过精简指令集和模块化设计，提供了灵活性和可扩展性。
RISC-V架构的指令集规范是公开的，可以任意修改和扩展，使得硬件开发者可以根据需求进行定制。
RISC-V架构对于嵌入式系统和物联网设备具有较大的潜力，也得到了学术界和开源社区的广泛支持。
这四种主流的CPU处理器技术架构各有优势和应用场景，选择合适的架构需要根据具体需求和应用来决定。
无论是个人电脑、服务器还是移动设备，处理器架构的选择都直接影响着性能、功耗和功能扩展性。
随着技术的不断发展，未来的处理器架构可能会进行更多的创新和突破，满足日益增长的计算需求。
嵌入式处理器的分类
行DSP算法，因而能够对离散时间信号进行极快的处理计算，提高了编 译效率和执行速度。
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3. 嵌入式DSP（Distal Signal Processor）
• 在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，嵌入式 DSP获得了大规模的应用。
• SOC最大的特点就是成功实现了软、硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入式操作系统 的代码模块，满足了单片系统要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压和低 功耗等指标。
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４.嵌入式片上系统（System on Chip）
• 目前比较典型的几款SoC产品包括Simens的TriCore、Philips的Smart XA、Motorola 的M-Core、某此ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
• Introduced in1874 • 8-bit architecture • Still used in some
micorcontroller applications!
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
• 与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减少，从而使功耗和成本降低，可 靠性提高。
嵌入式处理器的分类
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学习内容
1. 嵌入式微控制器（MCU） 2. 嵌入式微处理器（MPU） 3. 嵌入式DSP处理器（DSP） 4. 嵌入式片上系统（SOC）
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嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器
嵌入理器 （DSP）
嵌入式片上系统 （SoC）
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。
现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，下面yjbys店铺为大家准备了关于嵌入式处理器的分类，欢迎阅读。
1、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器的基础是通用CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应应用有关的母板功能，这样可以大幅度减少系统体积和功耗。
为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点，但是设计中需外加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。
嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一片芯片中。
嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉冲调制输出、A/D、D/A、Flash等各种必要功能和外设。
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，故称为微控制器。
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的`通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等。
3、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度快。
嵌入式复习题含全部答案
嵌入式系统复习题一、填空题：1、试列举三种主流的嵌入式处理器：（ ARM ）、（ MIPS ）、（PowerPC）。
2、ARM处理器共有（37）个寄存器，其中包括（31个通用寄存器）和（6个状态寄存器）。
3、寄存器R13在ARM指令中（堆栈指针SP ）。
R14也称（程序连接寄存器LR）在程序里的作用是（程序计数器PC的备份）。
当发生中断或异常时，对应分组寄存器分别是（R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回值）。
4、ARM微处理器支持两种指令集：（ARM）和（Thumb）。
5、寄存器R15用作（程序计数器PC）。
该寄存器在ARM状态下，（位[1:0]为00），位[31:2]用于保存PC；在Thumb状态下，（位[0]为0），位[31:1]用于保存PC。
6、CPSR用作( 状态寄存器 )，CPSR可在任何运行模式下被访问。
每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器，称为（程序状态保存寄存器SPSR）。
7、Thumb状态下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个子集，程序可以直接访问的通用寄存器是（R0—R7,PC,SP,LR,CPSR）。
8、ARM指令中条件执行功能是通过（指令中添加条件码）来实现的，包含的条件码位于指令的最高（四）位。
9、试列举五种以上常见的嵌入式操作系统：（μC/OS-II）、（Vxworks）、（WinCE）、（Linux/μCLinux）、（PalmOS）。
10、计算机结构中，哈佛结构和冯?诺依曼结构的主要区别是（指令与数据分开），ARM7采用（冯?诺依曼结构），ARM9采用（哈佛结构）。
11、ARM处理器采用（Thumb指令）操作来访问SFR。
<SFR内部寄存器>12、在ARM汇编语言程序设计中，语句一般是由（指令操作码）、（指令的条件码）、（目标寄存器编码）和（包含第一个操作数的寄存器编码）组成。
二、名词解释：1、ARM处理器：先进的RISC指令集处理器。
嵌入式芯片有哪些
嵌入式芯片有哪些嵌入式芯片是一种集成了处理器、存储器和其他外设的芯片，通常用于控制和执行特定任务，如汽车控制系统、智能手机、家电等。
嵌入式芯片的应用范围广泛，下面将介绍一些常见的嵌入式芯片。
1. ARM Cortex-A系列芯片：ARM Cortex-A系列芯片是一种高性能、低功耗的嵌入式处理器，广泛应用于智能手机、平板电脑等移动设备。
它们具有多核处理能力、高效的浮点运算能力和低功耗特性。
2. ARM Cortex-M系列芯片：ARM Cortex-M系列芯片是一种面向低功耗、实时应用的嵌入式处理器。
它们通常应用于传感器、无线模块等较为简单的设备，具有低能耗、高性能等特点。
3. Intel x86系列芯片：Intel x86系列芯片是一种广泛应用于个人计算机和服务器等领域的嵌入式芯片。
它们具有强大的计算和图形处理能力，适用于复杂的计算任务。
4. MediaTek芯片：MediaTek芯片是一种用于移动通信领域的嵌入式芯片，广泛应用于智能手机、平板电脑等设备。
它们具有低功耗、多核处理和集成射频功能等特点。
5. Qualcomm Snapdragon芯片：Qualcomm Snapdragon芯片是一种用于移动通信和智能设备的多功能嵌入式芯片。
它们具有较高的计算和图形处理能力，支持4G/5G通信、人工智能等功能。
6. TI OMAP芯片：TI OMAP芯片是德州仪器开发的一种嵌入式处理器。
它们广泛应用于智能手机、平板电脑等设备，具有低功耗、高性能等特点。
7. Freescale i.MX系列芯片：Freescale i.MX系列芯片是一种广泛应用于工业控制、汽车电子等领域的嵌入式芯片。
它们具有低功耗、高性能和良好的接口扩展性。
8. NXP LPC系列芯片：NXP LPC系列芯片是一种用于工业控制和汽车电子等领域的低功耗嵌入式芯片。
它们具有较高的实时性能和良好的接口扩展性。
9. Atmel AVR系列芯片：Atmel AVR系列芯片是一种广泛应用于家电、电子产品等领域的嵌入式芯片。
年最佳嵌入式工控CPU排行榜
年最佳嵌入式工控CPU排行榜嵌入式工控CPU作为工业控制系统中不可或缺的核心组件，其性能的提升能够显著影响整个系统的稳定性和可靠性。
随着技术的不断进步和市场需求的演变，每年都会有新的嵌入式工控CPU推出，为工业控制领域带来更多的创新。
本文将为大家介绍2021年度最佳嵌入式工控CPU排行榜，为读者选购适合的产品提供参考。
第一名：Intel Core i7-1165Intel Core i7-1165是英特尔公司最新推出的第十一代酷睿处理器，采用了10nm超薄工艺制造，拥有4核心8线程的配置。
该处理器在工控领域表现出色，不仅拥有强大的计算性能，还具备低功耗和高效能的特点。
同时，Intel Core i7-1165还支持工控系统常用的接口规范，如PCIe和USB 3.0等，广泛适用于各种工业自动化场景。
第二名：AMD Ryzen 7 3700UAMD Ryzen 7 3700U是AMD公司推出的一款集成度较高的嵌入式处理器，采用了7nm工艺制造。
该处理器拥有4核心8线程的配置，主频高达4.0GHz，性能出色。
同时，AMD Ryzen 7 3700U还搭载了Radeon Vega 10集显，支持4K视频输出和多屏幕扩展，为工控应用提供更加丰富的视觉体验。
第三名：NVIDIA Jetson Xavier NXNVIDIA Jetson Xavier NX是一款专为人工智能和机器学习应用设计的嵌入式处理器，拥有六个核心，能够提供超过20TOPS的性能。
该处理器采用了64位ARM架构，支持Linux操作系统，具备强大的图像和视频处理能力。
NVIDIA Jetson Xavier NX广泛应用于工控领域的智能监控、无人驾驶、工业机器人等应用场景，具备较高的计算性能和能效比。
第四名：Raspberry Pi 4 Model BRaspberry Pi 4 Model B是一款基于ARM架构的嵌入式单板计算机。
该处理器拥有四个ARM Cortex-A72核心，并搭载了Broadcom VideoCore VI图像处理器，性能强劲。
主流嵌入式操作系统介绍
主流嵌入式操作系统介绍嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
嵌入式操作系统EOS（Embedded OperatingSystem）是一种用途广泛的系统软件，过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。
EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。
目前，已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。
随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。
嵌人式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件功能等外，还有以下特点：(1)可装卸性。
开放性、可伸缩性的体系结构。
(2)强实时性。
EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。
(3)统一的接口。
提供各种设备驱动接入.(4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用.(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP／UDP／IP／PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口.(6)强稳定性，弱交互性。
嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。
嵌入式操作系统的用户接日一般不提供操作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。
(7)固化代码。
在嵌入系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。
年最佳嵌入式应用CPU排行榜
年最佳嵌入式应用CPU排行榜嵌入式应用CPU是指应用于嵌入式系统中的处理器芯片，它们具有低功耗、高性能和稳定可靠等特点，被广泛应用于物联网、智能家居、工业控制等领域。
每年都会有一批新的嵌入式应用CPU问世，为了帮助开发者和厂商了解当前市场上最佳的嵌入式应用CPU，本文将介绍年度最佳嵌入式应用CPU排行榜。
1. 英特尔酷睿i7-8700K英特尔酷睿i7-8700K是一款面向桌面和工作站市场的嵌入式应用CPU。
它基于14nm制程工艺，采用6核心12线程设计，主频高达3.7GHz，最大可加速至4.7GHz。
该CPU配备了英特尔的超线程技术和动态加速技术，能够在多任务处理和高负载下提供出色性能。
2. 英特尔Atom x5-E8000英特尔Atom x5-E8000是一款面向移动设备和物联网应用的嵌入式应用CPU。
它基于14nm制程工艺，采用4个核心和4个线程，主频为1.04GHz。
该CPU具有低功耗和强大的集成图形处理能力，适合于轻型应用和电池寿命要求较高的场景。
3. 高通骁龙660高通骁龙660是一款面向手机、平板电脑和物联网设备的嵌入式应用CPU。
它采用了8个Kryo 260核心，最高主频为2.2GHz。
该CPU 配备了高通自主研发的Adreno 512 GPU，支持高性能图形处理和人工智能加速。
骁龙660在性能和功耗上取得了很好的平衡，广受手机厂商和消费者的青睐。
4. 安森美奇i.MX 8M安森美奇i.MX 8M是一款面向嵌入式多媒体应用的嵌入式应用CPU。
它采用了四个ARM Cortex-A53核心和一个Cortex-M4核心，主频为1.5GHz。
该CPU支持高清视频播放和多通道音频处理，适用于智能音箱、数字签名和多媒体广告牌等应用。
5. 德州仪器Sitara AM335x德州仪器Sitara AM335x是一款面向工业自动化和物联网应用的嵌入式应用CPU。
它采用了1GHz的ARM Cortex-A8核心，配备了丰富的外设接口和工业级通信接口，适用于工业控制、智能交通和远程监控等领域。
嵌入式系统中CPU之间通信方式的比较
眠 ，这 样 就 可 以极 大 程 度 降低 系 统 的 功耗 。所 以 Ｄ Ｐ ＭＰ 的框架在 低 功耗 的嵌入 式系 统应用 中更 Ｓ＋ Ｕ 被 推崇 。 １ ３０ Ｃ ５ ９ 是 Ｔ ＭＳ ２ Ｖ ５ ０ Ａ Ｉ公司 的一款 低功耗 ｌ ６ 位定点 Ｄ Ｐ Ｓ ，有较 强 的处理 能力和 丰富 的片 内外设 接 口以及优 秀 的功耗 控制 ，非 常适 合于 小型 的嵌入 式系 统信 号处 理 。ＭＳ ４０ １ １ Ｐ ３Ｆ ６ ｌ是 Ｔ Ｉ公司生 产 的 低功 耗 单片机 （ ｕ） ＭＰ 。它有 五种 休 眠模式 ，丰富 的片 内外 设 ，充足 的 Ｉ 资源 ，非 常适合 做低 功耗 ， ０
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通 过该接 口对 其 内部 主机地址 空间进行访 问。优点 ：
硬件连接如图 ２所示。ｎ ３０ ｃ ５ ９ 本身 ｓ ２Ｖ ５０Ａ 具备专 门的 删 接 口，ＭＳ ４０ ｌｌ 作 为主机 可 以 Ｐ３Ｆ ６ １
３ ８
接 口简单，ＭＰ ｕ可以通过／ Ｔ信号中断 Ｄ Ｐ Ｈ Ｓ ，随 时对主机 地址 空 间进 行访 问，并且 可达到较 高 的传
第四讲 嵌入式处理器
陈慈发 2008年春夏
第4讲 嵌入式处理器
3．1 3．2 3．3 3．4 3．5 硬件子系统的组成 嵌入式处理器的技术指标 典型的嵌入式处理器 嵌入式处理器的选择 嵌入式处理器子系统的设计原则
第4讲 嵌入式处理器
一个嵌入式系统产品包括硬件子系统和软件子系统，其中硬件子 系统包括嵌入式处理器、存储器、可编程I/O系统以及外部设备驱 动接口。 嵌入式系统上的处理器单元称为嵌入式处理器。处理器单元的种 类很多，包括嵌入式处理器、嵌入式微控制器、数字信号处理器、 可编程器件及其组合。 嵌入式处理器是嵌入式系统硬件的核心，种类非常多，不同行业、 不同产品往往使用不同种类和体系的嵌入式处理器。因此，嵌入 式系统的硬件设计比较复杂，而时间要求又比较高。 嵌入式系统的设计人员首先应满足客户的需求，即用户需要什么 就设计什么，需要什么产品就设计什么产品，而不是熟悉什么， 就使用什么处理器。 选择嵌入式处理器是一个棘手的工作，要从数百种处理器中遴选 出最优的用于硬件设计并不容易。错误的选择往往带来巨大的经 济损失。
3．1．2 硬件子系统总体结构
嵌入式系统硬件的设计围绕嵌入式处理器进行。嵌入式处理器接收 各种外部设备的输入并完成计算和处理工作，再将结果送往输出接 口驱动外部设备。嵌入式处理器与通用处理器并没有什么本质上的 不同，包括其内核、数据处理功能。 如80X86系列CPU中，8086、80286、80386、80486、Pentium 及以上大多为通用处理器，而80186为嵌入式处理器；80386SX、 80386DX是通用处理器，而80386EX是嵌入式处理器。 同一系列嵌入式处理器和通用处理器的内核相同，指令系统相同， 不同的是嵌入式处理器往往集成了大量I/O模块单元（中断控制器、 通信控制器等）和存储器（ROM、RAM、FLASH等）。在构成嵌 入式系统时，不需要外接这些单元，做到小型化。带来的问题是扩 充性较差，但嵌入式系统对扩充性的要求不高。
如何选择嵌入式微处理器
每个人都知道什么是PC,但很多人不明白什么是嵌入式系统和嵌入式微处理器。
与PC制造者不一样,嵌入式系统的工程师不得不自己设计自己的系统。
与全球PC市场不同,没有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统,仅以32位的CPU而言,就有100种以上嵌入式微处理器。
那么,在设计手持电话、传真机、机器人、打印机和网络路由器等应用产品时,应如何选择嵌入式微处理器呢?仅有一种答案,那就是选择是多样化的。
因为嵌入式系统设计的差异性极大,这就是有100种微处理器存在的原因。
在某种情况下,性能极为重要,而在另一种情况下,低功耗又成为最关键的因素。
另外,一些设计者会考虑支持软件、代码的大小以及多种渠道的资源和过去的经验。
那么,哪些因素是设计者最为关心的?调查上市的CPU供应商某些公司如Motorola、 Intel很有名气,而有一些小的公司如QED(Santa Clara .CA)虽然名气很小,但也生产很优秀的微处理器。
另外,有一些公司,如ARM、MIPS等,只设计而并不生产CPU,他们把生产权授予世界各地的半导体制造商。
一些半导体厂商生产的CPU不单纯以传统的封装形式出售,而是以一种软件模型库方式向用户供应ASIC设计。
截至1997年底,所有各种形式的32位嵌入式微处理器的销售额超过1.8亿美元,如果加上PC、苹果机和工作站,那么,几乎每一位生活在美国的人都拥有一颗32位微处理器。
Motorola传统的68K结构仍是32位CPU的主流,虽然它起源于80年代初,但在1997年依然销售了8000万个,并基本上是传统680xx芯片(00、20、40K),另外就是683xx(60、02、32、28K)以及Coldfire。
68K嵌入式微处理器最大的挑战者是MIPS的授权制造商。
众所周知,MIPS属于SGI公司,而MIPS主要做嵌入式系统,SGI工作站只是MIPS芯片销售额的1 ;紧跟在MIPS后的另一个RISC芯片制造商是Hitachi 的SH,SH主要在远东销售(日本最多),北美则很少有人使用。
第3章嵌入式处理器ppt课件
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8
EXE
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8 Inst9
ID
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8 Inst9 Inst10
执行划分为多个顺序功能段（这些功能段可以被CPU中各个独立的电
路部件分别并行执行），充分利用指令流经过的CPU各电路部件的每
个时间段，并行处理多条指令，以最大限度的利用电路的潜能
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
嵌入式处理器芯片内部架构
处理器核
高速总线
片上
或片
外存
储器
显示
设备
低速总线
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3.1.3 附属电路和I/O模块
➢ 附属电路
➢ I/O模块
处理器芯片与外部设备之间的交互和通信，通过芯
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在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
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在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3.1.4 调试接口
CISC
CISC指复杂指令集计算机，它的目的是要用最少的
嵌入式CPU的比较与发展(普及版)
10G/100G Infrastructure
2
x86 架构
1978 – 8086 (16-bit) 1985 – 80386 (32-bit) 2003 – Athlon (64-bit)
Intel
成立于1968年，1971年 起开始CPU设计
AMD
成立于1969年，1975年 起开始反向CPU设计
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终极“机器” 终极“机器”?
First stored program computer
Filled a room Used 3.5kW of electrical power at 700Hz
Current high efficiency 32-bit cores
0.02mm2 with 100K Transistors >100 DMIPS per mW
多处理的有效管理和实现效率将不断提高（软、硬件）
持续受益于半导体制造工艺的进步
特别在低功耗上成为直接推动因素
指令集架构数目将收敛但保持一定规模
8位、16位、32位、64位等 私有架构的开放架构并存
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处理器？ 处理器？ CPU ？
ASIC ASSP FPGA
定制硬件
专用DSP/CPU 专用
通用DSP 通用 可配置处理器
测试条件很重要， 测试条件很重要，需要注意真实系统的真实性能 BrowserBench ETCPBench GrinderBench 。。。 DPIBench
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芯片性能比较举例
2.297 2.426
CM/MHz
(Bigger is better)
1.905 1.753 1.504 1.41 1.059
通用CPU 通用
常见嵌入式处理器
数据存储器
数据存储器由内部和外部数据 存储器组成。内部和外部数据 存储器空间存在重叠。 通过不同指令来区别
内部数据传送指令：MOV 外部数据传送指令：MOVX
FFFFH
FFH 80H 7FH 内部 00H RAM SFR
外部 RAM 64KB
0000H 数据存储器示意图
片内数据存储器RAM
运算器 控制器
片内震荡器
总线控制器
4组I/O扩展
RS-232串口
控制信号 片外晶体
P0 P2 P1 P3
RxD TxD
8051单片机封装图
8051单片机引脚描述
电源引脚Vcc和Vss Vcc：电源端，接＋5V。Vss：接地端。 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是 振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该 引脚必须接地。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它 是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时， 该引脚为外部时钟的输入端。 地址锁存允许ALE
gx2至cs5535cs5536南桥控制器至外部pci总线至tft液晶显示器至crt显示器外部参考时钟ddrsdram接口复位jtag接口geode南桥控制器接口geodelink至pci总线桥控制器tft液晶显示控制器crtdac视频处理器videoprocessor显示控制器displaycontroller图形处理器graphicsprocessorgeodelink控制模块电源管理及复位诊断与测试geodelinkddrsdram接口控制器时钟模块系统时钟发生器点时钟发生器16kb指令cache16kb数据cache整数运算单元浮点数运算单元存储器管理单元总线控制单元geodelink总线no1geodelink总线no2cs5535cs5535是geodegx处理器的配套芯片cs5535则集成了pc机主板中的南桥及超级io的功能cs5535复位jtag接口usb12usb34语音控制器ide接口系统电压至上电复位电路的powergood信号至gx处理器低电压检测ata5控制器ac97控制器usb控制器2usb控制器1geodelink控制处理器geodelink片内总线gx处理器接口其它控制器接口逻辑rtc及cmosramflash接口82xxpc兼容控制器uartx2irsmb控制器lpc接口gpio电源管理多功能通用定时器gxcrttft液晶显示器接口geodegx处理器ddrsdrampci扩展设备ide硬盘或cf卡音频电源模块rs232biosusbcs5535dsptms320dm642dsptidsptms320c2000系列dsp针对控制领域做了优化配置集成了众多的外部控制接口适合逆变器马达机器人数控机床电力等应用领域tms320c5000系列dsp提供性能外围控制接口小型封装和电源效率的优化组合适合便携式上网语音处理及对功耗有严格要求的应用tms320c6000系列dsp具有高性能最高主频超过1ghz包含定点c62x和c64x以及浮点c67x适合宽带网络数据处理数字图像处理数字视频编码雷达信号处理等应用dsp基于图像分析的伪钞鉴别仪在点钞机中加装ciscontactimagesensor接触式图像传感器实现图像采集高速dsp实现纸币数字图像的实时处理根据纸币的防伪设计实现真伪鉴别可在点钞机中另外加装cmos摄像头实现变色油墨的识别高速dsp电路设计及算法优化cis原理cmossensor
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