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嵌入式系統通用處理器 |
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通用(yong)處理(li)器(qi)（GPP）并(bing)不針對特定的應用(yong)領(ling)域(yu)進行體(ti)系結構和指(zhi)令集的優(you)化，它們具有(you)一(yi)(yi)般化的通用(yong)體(ti)系結構和指(zhi)令集，以求支持復雜的運算(suan)并(bing)易于添加新開發(fa)的功能。一(yi)(yi)般而言(yan)，在嵌入(ru)式微控制器(qi)（MCU）和嵌入(ru)式微處理(li)器(qi)（MPU）中(zhong)會包含一(yi)(yi)個通用(yong)處理(li)器(qi)核。 MPU通常代表一(yi)(yi)個(ge)CPU（中(zhong)(zhong)央處(chu)理(li)器(qi)），而MCU則(ze)強調把中(zhong)(zhong)央處(chu)理(li)器(qi)、存儲器(qi)和外圍(wei)電(dian)(dian)(dian)路集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)在一(yi)(yi)個(ge)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)中(zhong)(zhong)。早(zao)期，微控制(zhi)器(qi)被稱(cheng)為(wei)單片(pian)(pian)機(ji)，指把計算機(ji)集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)在一(yi)(yi)個(ge)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)內。嵌入式(shi)微控制(zhi)器(qi)也常被稱(cheng)作片(pian)(pian)上(shang)系(xi)統（SoC），含義(yi)是在一(yi)(yi)個(ge)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)上(shang)設計了(le)整個(ge)系(xi)統。芯(xin)(xin)片(pian)(pian)廠商在推(tui)出MCU時，往(wang)往(wang)會有明確(que)的市場定位，如定位于PDA、MP3、ADSL等。定位不(bu)同(tong)的產(chan)品可能包含共(gong)同(tong)的CPU核，但是集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)的擴(kuo)展(zhan)電(dian)(dian)(dian)路則(ze)不(bu)一(yi)(yi)樣。圖(tu)-1所示給出了(le)一(yi)(yi)個(ge)典(dian)型的集(ji)(ji)成(cheng)(cheng)了(le)外圍(wei)電(dian)(dian)(dian)路的MCU的結構(gou)。
舉個例子，Intel的(de)80386屬于微(wei)處理(li)器(qi)，而內(nei)部集成了80386處理(li)器(qi)、片選單元(yuan)、中斷控(kong)制、定時器(qi)、看(kan)門狗定時器(qi)、串(chuan)行I/O、DMA和總線仲裁、DRAM控(kong)制器(qi)等(deng)的(de)386EX則(ze)是80386微(wei)處理(li)器(qi)的(de)微(wei)控(kong)制器(qi)版本(ben)。但是，要(yao)說明的(de)是，GPP、MCU和MPU等(deng)概(gai)念其實非常含糊，許多地(di)方并(bing)不加(jia)以區分(fen)(fen)，而明確區分(fen)(fen)這些(xie)概(gai)念在技術上(shang)本(ben)身也沒有太大的(de)意義。 嵌(qian)入(ru)式微控(kong)制(zhi)器(qi)一般由一個(ge)CPU核和多個(ge)外圍(wei)電路集成，目前主(zhu)流的(de)嵌(qian)入(ru)式CPU核有(you)如下幾種(zhong)。 ●Advanced RISC Machines公(gong)司的ARM。 ARM內核(he)的(de)設(she)(she)計(ji)技術被授權給數百家半導體廠商，做成不同的(de)SoC芯片。ARM的(de)功(gong)耗很低，在當(dang)今(jin)活躍的(de)無(wu)線(xian)局域網、3G、手機(ji)終端、手持設(she)(she)備、有線(xian)網絡通信設(she)(she)備等中應(ying)用非(fei)常廣泛。本書所基于的(de)LDD6410開發(fa)板上采用的(de)就是S3C6410這個ARM SoC芯片。 ●MIPS技術公司的MIPS。 兩個(ge)重(zhong)要的MIPS芯(xin)片廠商為PMC和IDT，PMC-Sierra公司的MIPS處理(li)器(qi)被CISCO公司大量采用在高端路由器(qi)上(shang)。IDT公司在MIPS核上(shang)集成PCI接口，廣泛(fan)用于(yu)以太(tai)網交換，另外(wai)(wai)也(ye)嘗試增加了HDLC、Ethernet、串口、SDRAM控制(zhi)器(qi)、片選、DMA控制(zhi)器(qi)等外(wai)(wai)設接口，以用于(yu)低端通(tong)信產(chan)品。 ●IBM和Motorola的PowerPC。 PowerPC處理器是(shi)通(tong)信(xin)和工控領域(yu)應用廣泛(fan)的(de)處理器，包括華為(wei)、中興在內的(de)通(tong)信(xin)公司都大量(liang)使用PowerPC，MPC860和MPC8260是(shi)其經典的(de)兩款(kuan)。 ●Motorola公(gong)司(si)獨有的內核68K/COLDFIRE。 68K內核是(shi)早在嵌入(ru)式(shi)領域廣(guang)泛應用(yong)的內核，其著名的代表(biao)芯片是(shi)68360。Coldfire則繼承了(le)68K的特點并對其保持(chi)了(le)兼容(rong)。Coldfire內核被用(yong)于(yu)DSP模塊、CAN總線(xian)模塊以(yi)及一般嵌入(ru)式(shi)處理器所集成的外(wai)設模塊，在工業控制(zhi)(zhi)、機器人(ren)研(yan)究、家電控制(zhi)(zhi)等(deng)領域被廣(guang)泛采用(yong)。 注(zhu)：Motorola的半導(dao)體(ti)部已經獨立為(wei)飛思(si)卡(ka)爾半導(dao)體(ti)公司（Freescale Semiconductor Inc.），因為(wei)歷史原因，上文仍然使用Motorola。 中央處理器的體(ti)系架構(gou)(gou)可以分為兩類，一類為馮·諾(nuo)伊曼結(jie)構(gou)(gou)，一類為哈佛結(jie)構(gou)(gou)。 馮(feng)·諾(nuo)伊(yi)曼結(jie)(jie)(jie)構也稱(cheng)普林斯(si)頓結(jie)(jie)(jie)構，是(shi)一種將程(cheng)序指令存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)(qi)和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)(qi)合并在一起的(de)(de)存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)(qi)結(jie)(jie)(jie)構。程(cheng)序指令存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)地(di)址(zhi)和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)地(di)址(zhi)指向同(tong)一個(ge)存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)(qi)的(de)(de)不同(tong)物理位置，因(yin)此(ci)程(cheng)序指令和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)寬度(du)相(xiang)同(tong)。而哈(ha)佛結(jie)(jie)(jie)構將程(cheng)序指令和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)分開存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)，指令和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)可(ke)以有(you)不同(tong)的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)寬度(du)。此(ci)外，哈(ha)佛結(jie)(jie)(jie)構還采用了(le)獨立的(de)(de)程(cheng)序總線(xian)和(he)數(shu)(shu)據(ju)(ju)總線(xian)，分別作為(wei)CPU與(yu)每個(ge)存(cun)(cun)(cun)儲(chu)(chu)器(qi)(qi)之間的(de)(de)專用通信路徑，具(ju)有(you)較高的(de)(de)執行效率(lv)。圖-2描述了(le)馮(feng)·諾(nuo)伊(yi)曼結(jie)(jie)(jie)構和(he)哈(ha)佛結(jie)(jie)(jie)構的(de)(de)區別。
從指(zhi)令(ling)(ling)集的(de)角度來講，中央處理器也(ye)可以分(fen)為兩類，即(ji)RISC（精(jing)簡指(zhi)令(ling)(ling)集計算機(ji)）和CISC（復(fu)雜指(zhi)令(ling)(ling)集計算機(ji)）。CSIC強(qiang)調(diao)增強(qiang)指(zhi)令(ling)(ling)的(de)能力(li)、減(jian)少目標代碼(ma)的(de)數量，但(dan)是(shi)指(zhi)令(ling)(ling)復(fu)雜，指(zhi)令(ling)(ling)周期(qi)長；而RISC強(qiang)調(diao)盡可能減(jian)少指(zhi)令(ling)(ling)集、指(zhi)令(ling)(ling)單周期(qi)執行，但(dan)是(shi)目標代碼(ma)會(hui)更大。ARM、MIPS、PowerPC等(deng)CPU內核都采(cai)用了(le)RISC指(zhi)令(ling)(ling)集。目前，RISC和CSIC二者的(de)融合非常明顯。 熱(re)點鏈接：
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