1.2.1 嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核分類
1、通用處理器與專用處理器
（1）微處理器
（2）微控制器
（3）數(shù)字信號(hào)處理器
2、專用集成電路
3、可編程邏輯器件
4、商用現(xiàn)貨組件
1.2.2 通用處理器與專用處理器
1、幾乎80%的嵌入式系統(tǒng)都基于處理器或控制器。
2、對(duì)于專用信號(hào)處理需求，需要使用特定類型的數(shù)字信號(hào)處理器，比如AD公司、TI公司等廠商。
3、微處理器
（1）微處理器具有CPU的硅芯片 ，可預(yù)定義指令集，執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。
（2）可采用不同的指令集和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
常用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有哈佛結(jié)構(gòu)和馮.諾依曼結(jié)構(gòu)。
A.哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器具有相互獨(dú)立的系統(tǒng)總線。
B.馮.諾依曼結(jié)構(gòu)： 程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共享相同的系統(tǒng)總線。
指令集有RISC和CISC。
RISC：精簡指令集，其指令系統(tǒng)相對(duì)簡單，它只要求硬件執(zhí)行很有限且最常用的那部分指令，大部分復(fù)雜的操作則使用成熟的編譯技術(shù)，由簡單指令合成。
CISC:計(jì)算機(jī)處理器包含有實(shí)現(xiàn)各種功能的指令或微指令，指令集越豐富，為微處理器編寫程序就越容易，但是豐富的微指令集會(huì)影響其性能。復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略是使用大量的指令，包括復(fù)雜指令。與其他設(shè)計(jì)相比，在CISC中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)要比在其他設(shè)計(jì)中容易，因?yàn)槊恳豁?xiàng)簡單或復(fù)雜的任務(wù)都有一條對(duì)應(yīng)的指令。程序設(shè)計(jì)者不需要寫一大堆指令去完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。 但指令集的復(fù)雜性使得CPU和控制單元的電路非常復(fù)雜。
3、通用處理器與專用指令集處理器
（1）通用處理器設(shè)計(jì)用來完成通用計(jì)算任務(wù)。
（2）專用指令集處理的架構(gòu)與指令集優(yōu)化設(shè)計(jì)的處理器，用來滿足特定領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
4、微控制器
（1）微控制器具有高集成度的芯片，內(nèi)含CPU、中間結(jié)果暫存器RAM、專用寄存器陣列與通用寄存器陣列等等。
（2）價(jià)格便宜，性價(jià)比高。
（3）具備較完備外設(shè)功能的超級(jí)微處理器集。
5、微處理器與微控制器的區(qū)別：
（1）微處理器具有CPU，可根據(jù)廠商預(yù)定義的的指令集，執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。、
微控制器則高度集成，不僅包括CPU，還包括中間結(jié)果 暫存RAM、寄存器陣列、存儲(chǔ)程序的片上ROM/FLASH存儲(chǔ)器、定時(shí)器、中斷控制單元、專用I/O端口。
（2）微處理器非獨(dú)立，需要結(jié)合其它芯片、
微控制器因其高集成性，可獨(dú)立完成功能。
（3）微處理器用于通用設(shè)計(jì)，而微控制器用于專用設(shè)計(jì)領(lǐng)域
（4）微處理器不包含內(nèi)置I/O端口。微控制器通常含有多個(gè)內(nèi)置I/O端口。
（5）微處理器關(guān)注性能，面向高端市場(chǎng)。
微控制器面向嵌入式市場(chǎng)，性能并非第一考慮因素 。
（6）微處理器節(jié)能設(shè)計(jì)較少，而微控制器節(jié)能功能較多
6、數(shù)字信號(hào)處理器
（1） 又稱DSP,功能強(qiáng)大的專用8/165/32位微處理器。
（2）FPGA的加、減、乘、除運(yùn)算用門電路實(shí)現(xiàn)，但仍不是高速執(zhí)行運(yùn)算的理想器件，而DSP是，DSP擅長高速執(zhí)行四則運(yùn)算。
（3）典型的DSP包含以下關(guān)鍵單元：
A.程序存儲(chǔ)器
B.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
C.計(jì)算引擎
D.輸入輸出單元
7、RISC和CISC
（1）RISC操作只在寄存器上執(zhí)行，存儲(chǔ)器只進(jìn)行載入和存儲(chǔ)。CISC根據(jù)指令決定操作在寄存器上還是在存儲(chǔ)器上執(zhí)行。
（2）RISC具有大量可用的寄存器，CISC通用寄存器數(shù)理受限。
（3）RISC的編程人員需要更多代碼執(zhí)行指定任務(wù)，RISC提供的指令有限，CISC類似于宏，可使用單條指令完成指定功能，而這些指令在RISC中需要更多簡單指令組合完成。
（4）RISC指令長度固定，CISC指令長度可變。
（5）RISC使用硅芯片面積較小，管腳數(shù)量較少，而CISC使用的硅芯片面積較大，因?yàn)閺?fù)雜指令需要更多的譯碼器。
（6）RISC哈佛結(jié)構(gòu)，CISC可以是哈佛結(jié)構(gòu)，也可以是馮.諾依曼結(jié)構(gòu)
8、馮.諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)
（1）哈佛結(jié)構(gòu)通過2條獨(dú)立總線，同時(shí)獲取指令和數(shù)據(jù)，馮.諾依曼結(jié)構(gòu)單條總線共享，分階段獲取指令和數(shù)據(jù)。
（2）哈佛結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)指令流水，實(shí)現(xiàn)高性能，馮.諾依曼結(jié)構(gòu)性能較低。
（3）哈佛結(jié)構(gòu)成本相對(duì)較高，馮.諾依曼結(jié)構(gòu)成本相對(duì)較低。
（4）哈佛結(jié)構(gòu)不存在存儲(chǔ)器對(duì)齊的問題，馮.諾依曼結(jié)構(gòu)允許自修改代碼。
（5）哈佛結(jié)構(gòu)的程序存儲(chǔ)器不會(huì)發(fā)生意外損壞，因?yàn)閿?shù)據(jù)和程序存在不同的存儲(chǔ)器內(nèi)。馮.諾依曼結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和程序存在芯片中相同的存儲(chǔ)器內(nèi)，程序存儲(chǔ)器有可能被意外損壞。
9、小端模式與大端模式、
（1）小端模式：高位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器高位，低位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器低位。
（2）大端模式：高位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器低位，低位存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器高位。
10、指令流水
典型嵌入式系統(tǒng)
核心是芯片控制器，其作用相當(dāng)于系統(tǒng)的大腦。
控制器可以是
（1）微處理器（比如intel的8085 ，Intel 8085是一款由Intel公司在1970年代中期所發(fā)展的八位元微處理器）
（2）微控制器(比如amel AT89C51，AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器FPEROM的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)
（3）FPGA(比如Xilinx公司的Spartan系列器件，一種側(cè)重低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Spartan系列)
（4）DSP（比如AD公司的Blackfin系列處理器-Blackfin? 16/32位嵌入式處理器提供軟件靈活性和擴(kuò)展能力，適合融合應(yīng)用：多格式音頻、視頻、語音和圖像處理、多模式基帶和分組處理、控制處理以及實(shí)時(shí)安全。）
（5）專用集成電路、專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（比如AD公司的ADE7660–一款16位、100 kSPS、電荷再分配SAR模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，采用5 V單電源供電。 該器件內(nèi)置一個(gè)內(nèi)部轉(zhuǎn)換時(shí)鐘、糾錯(cuò)電路以及串行和并行系統(tǒng)接口端口。）
2、在嵌入式硬件與軟件系統(tǒng)中。
（1）系統(tǒng)響應(yīng)輸入信號(hào)（這些輸入信息可由終端用戶提供，也可由連接到輸入端口的傳感器提供），然后向連接到系統(tǒng)輸出端口的激勵(lì)器或設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)，從而調(diào)控所需的物理變量或調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
（2）鍵盤、按扭開關(guān)等 是常用的用戶界面輸入設(shè)備，顯示器、壓電式蜂鳴器等則是常見的用戶界面輸出設(shè)備。
（3）注意：嵌入式系統(tǒng)中，所有的I/O用戶界面不一定都需要具備。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式设计与开发实践随笔-1的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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