嵌入式体系结构
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•寄存器为处理器提供内 RO部M 的临时存RA储M 空间，它
是处理器和内存的媒介。
5
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
6
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
7
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
15
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
注意！在嵌入式系统中，对于处理器没有集成、但 桌设一做桥是现应需进面备些在完系 。 该 求 行计，外南成统但首）扩算一部桥。需是先的展机些的中要本选处。系构设，的着择理统 建 备 而部嵌最器中系（内件入适，，统如存，式用而基串控C也系（不P本口制U可统即是具的、器以设内确有部定、通计部定总件时显过中功了线由器示外性能一功主、接部价模个能板中口扩比块控，的断（展最最 制但芯控A的高满器G不片制方的足之P包）组器式原应后括常提）实则用再其由供可，他北。能的 嵌入式系统中处理器的集成度大都很高。一些基本的设 备如通用可编程输入输出端口（GPIO）、定时器、中断 控制器，通常都集成在处理器当中。一些嵌入式处理器 甚至包含内存，只需要在外部扩展简单的电路，就可以 组成系统。
内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设备
注硬件的设计。（GPIO、定时器、中断控制器）
模块外围硬件
嵌入式处理器
无总线扩展的嵌入式处理器的系统
适用于集成度要求比较高的应用！
19
小结
嵌入式系统和一般的计算机系统类似，也是由CPU、 内存、IO端口、总线等几个部分组成。 在嵌入式系统中，一些基本的设备（如GPIO 、定时器、 中断控制器）一般都是集成在处理器之中的。 嵌入式的处理器带有外部总线的时候，可以在总线上 扩展内存（如SRAM、FLASH等），还可以扩展类似 内存的部件（可以映射到内存空间），如网络芯片、U SB芯片、A/D、D/A等。
程序计数器在系统复位后， 指向的内容是内存的某一个 0x0 点区域，处理器从该处的内 存依次取出指令，然后译码、 执行。处理器在执行完一条 指令之后，将自动将程序计 数器寄存器的内容增加一个 单位，然后根据其地址自动 执行下一条指令。
处理器地址空间 ROM
PC 程序计数器
RAM IO映射
8
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
课前提问
1.嵌入式系统和一般的计算机系统在硬件组 成结构上有哪些异同之处？
2. 什么是嵌入式最小系统？一般常见的最小 系统由哪些部分组成？
3. 嵌入式系统常见的扩展部件有哪些？
1
提纲
嵌入式系统组成原理 嵌入式最小系统 嵌入式系统扩展
2
2.1 嵌入式系统组成原理 计算机系统的一般运行原理 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统硬件结构
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
11
各种体系结构处理器的差别
处理器每次执行的指令的长度（1、2、4或者8字节）； 处理器指令可以完成的功能； 处理器执行一条指令所占用的时间单位； 指令系统是RISC还是CISC； 处理器可访问的地址空间大小； 处理器IO端口使用单独的空间，还是使用内存的地址空 间（x86处理器一般为前者）； 处理器是否具有流水线等。
嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高 非标准化 接口非常复杂
14
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同
嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点：
集成度高 非标准化 接口非常复杂
•有多种接口选择：I2C、SPI、蓝牙、 红外、CAN总线等等。
•嵌入式系统的设计者只有具备了广 泛的知识，才能选择出最合适的硬件， 设计出性价比最高的系统。
处理器地址空间
0x0
PC
ROM
程序计数器
RAM IO映射
9
冯·诺依曼体系内存结构模型
指令寄存器 控制器
数据通道 输入
中央处理器
输出
存储器 程序
指令0 指令1 指令2 指令3 指令4
数据
数据0 数据1 数据2
10
哈佛体系内存结构模型
指令寄存器 控制器
地址 指令
数据通道 输入
中央处理器
输出
地址 数据
16
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构 嵌入式系统硬件结构的特点：以嵌入式处理器 为核心，集成度高。 嵌入式系统的组成结构：处理器（内核+片内 外设）+内存+外围硬件+辅助设备。
17
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
SRAM\SDRAM\FLASH 网络\USB\AD,DA等
总线
构建方式比较灵活！
GPIO扩展 模块外围硬件
3
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
4
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
•控制器的功能是控制处 数理据器总，线如取指令、译码、 执行指令、读写内存等；
地•的运址内算总部器线完主成要运是算在（处算理术器 运算、位运算）操作， 一般只和寄存器打交道；
总线控制器
CPU
内部设备 （GPIO、定时器、中断控制器）
嵌入式处理器
带有总线扩展的嵌入式处理器的系统
时钟模块 供电模块
18
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
嵌入式系统硬片内件S结RAM\构FLA的SH 多样性和C复PU 杂性，也决定时了钟模嵌块 GPI入O扩式展 系统的工程师比通用计算机的工程师要更多供地电模关块
20
提纲
嵌入式系统组成原理 嵌入式最小系统 嵌入式系统扩展
21
2.2 嵌入式最小系统
嵌入式最小系统的作用 嵌入式最小系统的组成 JTAG接口在最小系统中的应用 实际的嵌入式最小系统
22
2.2.1 嵌入式最小系统的作用
嵌入式系统的最小系统指基于某处理器为核心，可以 运转起来的最简单的硬件设计（即处理器能够运行的 最基本系统）。 最小系统是构建嵌入式系统的的第一步，保证嵌入式 处理器可以运作。然后才可以逐步增加系统的功能， 如：外围硬件扩展、软件及程序设计、操作系统移植、 增加各种接口等，最终形成符合需求的完整系统。
12
小结
计算机系统由处理器、内存、总线等主要部件组成。 处理器对内存的基本操作包括读取指令和读写数据。 指令操作的基本操作包括读写内存，处理寄存器中的 数据，跳转到某个位置执行指令。 处理器所能访问的地址空间包括：只读存储器、随机 存储器、IO端口、处理器特殊功能寄存器的地址映射。
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2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同
是处理器和内存的媒介。
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2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
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2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
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2.1.1 计算机系统的一般运行原理
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2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
注意！在嵌入式系统中，对于处理器没有集成、但 桌设一做桥是现应需进面备些在完系 。 该 求 行计，外南成统但首）扩算一部桥。需是先的展机些的中要本选处。系构设，的着择理统 建 备 而部嵌最器中系（内件入适，，统如存，式用而基串控C也系（不P本口制U可统即是具的、器以设内确有部定、通计部定总件时显过中功了线由器示外性能一功主、接部价模个能板中口扩比块控，的断（展最最 制但芯控A的高满器G不片制方的足之P包）组器式原应后括常提）实则用再其由供可，他北。能的 嵌入式系统中处理器的集成度大都很高。一些基本的设 备如通用可编程输入输出端口（GPIO）、定时器、中断 控制器，通常都集成在处理器当中。一些嵌入式处理器 甚至包含内存，只需要在外部扩展简单的电路，就可以 组成系统。
内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设备
注硬件的设计。（GPIO、定时器、中断控制器）
模块外围硬件
嵌入式处理器
无总线扩展的嵌入式处理器的系统
适用于集成度要求比较高的应用！
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小结
嵌入式系统和一般的计算机系统类似，也是由CPU、 内存、IO端口、总线等几个部分组成。 在嵌入式系统中，一些基本的设备（如GPIO 、定时器、 中断控制器）一般都是集成在处理器之中的。 嵌入式的处理器带有外部总线的时候，可以在总线上 扩展内存（如SRAM、FLASH等），还可以扩展类似 内存的部件（可以映射到内存空间），如网络芯片、U SB芯片、A/D、D/A等。
程序计数器在系统复位后， 指向的内容是内存的某一个 0x0 点区域，处理器从该处的内 存依次取出指令，然后译码、 执行。处理器在执行完一条 指令之后，将自动将程序计 数器寄存器的内容增加一个 单位，然后根据其地址自动 执行下一条指令。
处理器地址空间 ROM
PC 程序计数器
RAM IO映射
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2.1.1 计算机系统的一般运行原理
课前提问
1.嵌入式系统和一般的计算机系统在硬件组 成结构上有哪些异同之处？
2. 什么是嵌入式最小系统？一般常见的最小 系统由哪些部分组成？
3. 嵌入式系统常见的扩展部件有哪些？
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提纲
嵌入式系统组成原理 嵌入式最小系统 嵌入式系统扩展
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2.1 嵌入式系统组成原理 计算机系统的一般运行原理 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统硬件结构
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
11
各种体系结构处理器的差别
处理器每次执行的指令的长度（1、2、4或者8字节）； 处理器指令可以完成的功能； 处理器执行一条指令所占用的时间单位； 指令系统是RISC还是CISC； 处理器可访问的地址空间大小； 处理器IO端口使用单独的空间，还是使用内存的地址空 间（x86处理器一般为前者）； 处理器是否具有流水线等。
嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高 非标准化 接口非常复杂
14
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同
嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点：
集成度高 非标准化 接口非常复杂
•有多种接口选择：I2C、SPI、蓝牙、 红外、CAN总线等等。
•嵌入式系统的设计者只有具备了广 泛的知识，才能选择出最合适的硬件， 设计出性价比最高的系统。
处理器地址空间
0x0
PC
ROM
程序计数器
RAM IO映射
9
冯·诺依曼体系内存结构模型
指令寄存器 控制器
数据通道 输入
中央处理器
输出
存储器 程序
指令0 指令1 指令2 指令3 指令4
数据
数据0 数据1 数据2
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哈佛体系内存结构模型
指令寄存器 控制器
地址 指令
数据通道 输入
中央处理器
输出
地址 数据
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2.1.3 嵌入式系统的硬件结构 嵌入式系统硬件结构的特点：以嵌入式处理器 为核心，集成度高。 嵌入式系统的组成结构：处理器（内核+片内 外设）+内存+外围硬件+辅助设备。
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2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
SRAM\SDRAM\FLASH 网络\USB\AD,DA等
总线
构建方式比较灵活！
GPIO扩展 模块外围硬件
3
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
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2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
•控制器的功能是控制处 数理据器总，线如取指令、译码、 执行指令、读写内存等；
地•的运址内算总部器线完主成要运是算在（处算理术器 运算、位运算）操作， 一般只和寄存器打交道；
总线控制器
CPU
内部设备 （GPIO、定时器、中断控制器）
嵌入式处理器
带有总线扩展的嵌入式处理器的系统
时钟模块 供电模块
18
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
嵌入式系统硬片内件S结RAM\构FLA的SH 多样性和C复PU 杂性，也决定时了钟模嵌块 GPI入O扩式展 系统的工程师比通用计算机的工程师要更多供地电模关块
20
提纲
嵌入式系统组成原理 嵌入式最小系统 嵌入式系统扩展
21
2.2 嵌入式最小系统
嵌入式最小系统的作用 嵌入式最小系统的组成 JTAG接口在最小系统中的应用 实际的嵌入式最小系统
22
2.2.1 嵌入式最小系统的作用
嵌入式系统的最小系统指基于某处理器为核心，可以 运转起来的最简单的硬件设计（即处理器能够运行的 最基本系统）。 最小系统是构建嵌入式系统的的第一步，保证嵌入式 处理器可以运作。然后才可以逐步增加系统的功能， 如：外围硬件扩展、软件及程序设计、操作系统移植、 增加各种接口等，最终形成符合需求的完整系统。
12
小结
计算机系统由处理器、内存、总线等主要部件组成。 处理器对内存的基本操作包括读取指令和读写数据。 指令操作的基本操作包括读写内存，处理寄存器中的 数据，跳转到某个位置执行指令。 处理器所能访问的地址空间包括：只读存储器、随机 存储器、IO端口、处理器特殊功能寄存器的地址映射。
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2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同