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1、1 嵌入式系统与ARM体系结构 史先强史先强 shixq 嵌 入 式 系 统 爱 好 者嵌 入 式 系 统 爱 好 者 2 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 目 录目 录 世界正在改变1 什么是嵌入式系统？2 ARM公司与ARM嵌入式微处理器3 ARM处理器体系结构简介4 3 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by
2、 any means without prior written consent. 世界正在改变世界正在改变 ?设备变得更加智能智能 多功能 适用性增强 ?内容正在数字化数字化 利用PC上的大量资源 各种设备内容共享 ?设备变得更加互连互连 与 Internet, 其他设备, PCs, Servers等的互连互通 与原有 IT 基础设施的互连 4 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 在这些变化的背后在这些变化的背
3、后 ? 微电子技术（包括生产技术与设计 技术）的飞速发展，使得在一块硅 片上集成整个系统称为可能，SOC （片上系统）已经成为ASIC（专 用集成电路）发展的趋势！ ? 以嵌入式操作系统与嵌入式中间 件为代表的嵌入式软件系统已经 各类嵌入式应用的核心！ 5 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 微处理器的演变 CharacteristicsCharacteristics CharacteristicsCharact
4、eristics CharacteristicsCharacteristicsCharacteristicsCharacteristics 19801980199019901996199619981998 68000 Z80 8086 80x8680x86 CPU32CPU32 680x0680x0 i960i960 MIPSMIPS SPARCSPARC ColdFIREColdFIRE AlphaAlpha SH 1/2/3SH 1/2/3 ARMARM SPARCSPARC i960i960 MIPSMIPS PentiumPentium 80x8680x86 PowerPCPowerP
5、C CPU32CPU32 680x0680x0 100 - 500 Kips 2 10 mHz 1 - 2 Mips 1.0 25 mHz 10 - 25 Mips .5 - .8 50 - 100 mHz 10 - 200 Mips .2 - .5 100 - 300 mHz SH 4/5SH 4/5 SHSH- -DSPDSP SH 1/2/3SH 1/2/3 ARMARM SPARCSPARC i960i960 MIPSMIPS PentiumPentium 80x8680x86 PowerPCPowerPC CPU32CPU32 680x0680x0 SA1500SA1500 MAP1
6、000MAP1000 AltiVECAltiVEC MercedMerced MCOREMCORE SHARCSHARC 563xx563xx LucentLucent 1600016000 C6xC6x SI 20SI 20 TriCoreTriCore 6 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 嵌入式操作系统的演变 * *Percent of total software supplied by RTOS ve
7、ndor in a typical ePercent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded devicembedded device 19801980199019901996199619981998 10%*10%*Kernel 30%*30%* KernelKernel NetworkingNetworking File SystemFile System 75%*75%* KernelKernel NetworkingNetworking File SystemFile System Multipro
8、cessingMultiprocessing Memory ManagementMemory Management Networking UtilityNetworking Utility Windows APIWindows API ApplicationApplication ApplicationApplication ApplicationApplication ApplicationApplication 90%*90%* KernelKernel NetworkingNetworking File SystemFile System MultiprocessingMultiproc
9、essing Fault ToleranceFault Tolerance Distributed ObjectsDistributed Objects Advanced NetworkingAdvanced Networking Advanced InterconnectAdvanced Interconnect JavaJava Browser / GUIBrowser / GUI 7 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written co
10、nsent. 集成电路和软件是嵌入式产业的基础集成电路和软件是嵌入式产业的基础 处理器是集成电路的核心和标志处理器是集成电路的核心和标志 系统芯片（系统芯片（SoC）是集成电路的趋势）是集成电路的趋势 8 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 嵌入式系统的分类按行业分类嵌入式系统的分类按行业分类 嵌入式系统嵌入式系统 消费类电子产品消费类电子产品 汽车电子类产品汽车电子类产品 网络通信类产品网络通信类产品 工业控制
11、类产品工业控制类产品 个人通信与娱乐系统 （手机、DC、DV、MP3、PMP、Video Game etc.） 家电类产品 办公自动化（打印机，复印机、传真机） 网络通信类产品 通信类交换设备 网络设备（交换机、路由器、网络安全） 汽车电子类产品 引擎控制 安全系统 汽车导航与娱乐系统 工业控制类产品 工控 PC 交互式终端（POS、税控收款机、银行 终端） 安全监控、数据采集与传输 仪器仪表 医疗电子类产品医疗电子类产品 医疗电子 军工及航天军工及航天 军工及航 天 军工航天类产品军工航天类产品 Next Next 9 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights R
12、eserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点 ? 不可垄断的高度分散的工业，与传统的在PC领域形成的Wintel（微软和 Intel）联盟垄断局面不同，嵌入式系统的广泛应用领域以及与具体应用紧密 相关的特点决定了没有一家公司能够垄断所有的市场，在这个行业中充满 了竞争、机遇和创新精神 ? 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的 。产品在功耗，体积，成 本，可靠性，速度，处理能力，电磁兼容等方面均受到应用要求的制约 。 ? 嵌入式系统的软件系统一般都是固化存
13、储在非易失存储器中，软件的代码 质量要求高；面对越来越复杂的应用，采用嵌入式实时操作系统（RTOS） 作为软件开发平台引进成为趋势 10 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. 嵌入式系统的特点续嵌入式系统的特点续 ? 与通用计算机系统一般是由计算机科学或计算机工程方面的专业人 士作为开发人员不同，嵌入式系统要求与各个不同行业的应用相结 合，因此其开发人员往往是各个应用领域的专家 ? 虽然传统的单片机系统可以认为是嵌
14、入式系统的一个子集，但是现 代嵌入式系统在硬件系统，软件系统和应用系统方面的复杂度远远 超过了传统的单片机系统。 现代嵌入式系统在处理器架构上有向32位处理器甚至多内核方向 发展的趋势 在开发方法上多采用片上仿真与交叉编译，开发语言主要是C语 言 现代嵌入式系统往往采用实时操作系统作为软件开发平台 现代嵌入式系统，往往是采用电池供电的系统，如何降低功耗， 延长电池使用寿命成为一个巨大的设计挑战 11 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior writt
15、en consent. 比较常见的嵌入式微处理器比较常见的嵌入式微处理器 ? X86系列：Intel ，AMD ? Power PC系列：FreeScale， IBM ? ColdFire （68K）系列：FreeScale ? ? ARMARM系列：系列：系列：系列：over 150 vendorsover 150 vendors（IntelIntel， FreeScaleFreeScale， PhilipsPhilips，TITI） 12 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any mea
16、ns without prior written consent. What is ARM? ? 手臂？还是 武器？ ? Advanced RISC Machine, 这是一家英国的公司,成立于 1990年末,但是这个公司的产品正在改变我们的生活! 13 Copyright 2007 ARMFANS. All Rights Reserved. Not to be reproduced by any means without prior written consent. In the Beginning ? 12 engineers ? Cash from Apple and VLSI ? IP from Acorn ? Proof of concept Acorn Archimedes ? No patents, no independent customers, product not ready for mass market ? A barn, some energy, be
