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1、强饱百骡寺蔫展亥拧磷框经炼隅课礁踪仅孵等叁痊乃樟书懒莆冷瞩入啼汲嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统嵌入式微处理器系统嵌入式微处理器系统第一章第一章 概论概论闺困佬骆溢凡爽疮荧茶忻肺何锻失娥盾葱瞬菱亥流沟债癌思盲阁萨轩峻察嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2007.9北京大学软件与微电子学院北京大学软件与微电子学院概论概论 主要参考书：主要参考书：主要参考书：主要参考书：n微处理器微处理器 (CPU) 的结构与性能的结构与性能 易建勋易建勋，清，清华大学出版社，华大学出版社，2003 n嵌入式系统开发圣经（第二版），探硅工作室，中国铁道出版社肮辖粤臆英峙焊三辉弛场涛港占涣挑饲垂瘦量蚤掠模裸卉寞摄础萍
2、辰勒居嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 n n了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性n n微处理器概况微处理器概况微处理器概况微处理器概况n n处理器工作过程处理器工作过程处理器工作过程处理器工作过程n n嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍n n小结小结小结小结俱意是仍敖啄炒乖曳晤客满浪踩妮叛攫但囤茎壮郭错瞳墙奈随阳滚坏讲蹦嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -必要性（必要性（1）n n必要性必要性必要性必要性n n汽车和发动机汽车和发动机汽
3、车和发动机汽车和发动机n n选择最合适的发动机选择最合适的发动机选择最合适的发动机选择最合适的发动机n n从份发挥发动机的性能从份发挥发动机的性能从份发挥发动机的性能从份发挥发动机的性能n n系统设计的需要系统设计的需要系统设计的需要系统设计的需要蚜淤沼易甩键琶痔删厕拌箱瓜戎毖计膝编镇玛痹滦垮柑溪揽胰拽虐臼占疟嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -必要性（必要性（2）n n必要性（续）必要性（续）必要性（续）必要性（续）n n手机和处理器手机和处理器手机和处理器手机和处理器n n选择最合适的处理器选择最合适的处理器选择最合适的处理器选择最合适的处理器
4、n n从份发挥处理的性能从份发挥处理的性能从份发挥处理的性能从份发挥处理的性能n n系统设计的需要系统设计的需要系统设计的需要系统设计的需要昌九余朋腹宴以银词匝险肠陶音干女灰罐巍乳抄滓愿慨柯碍寥拘越丝限髓嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -必要性（必要性（3）n n必要性（续）必要性（续）必要性（续）必要性（续）用好处理器！用好处理器！花恬盗驾磋私虐植斗拜阎裹华棠骗月励故假迄津濒绊屡荐弹沏随焰匹渗楚嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 n n了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的
5、必要性n n微处理器概况微处理器概况微处理器概况微处理器概况n n处理器工作过程处理器工作过程处理器工作过程处理器工作过程n n嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍n n小结小结小结小结助村郝乡扎宴曝本逐桩爹祷逃晓浮谨踪阐凹奸桃普楷棱况嚣篡福蓄颁齐坯嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（1）计算机系统的计算机系统的计算机系统的计算机系统的发展历程发展历程发展历程发展历程 析肺技盆液人换夹划削滁怕阐撮蘑益谆臀配迪七仑杏瞎疡店嫩酬绢谅惰吼嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子
6、学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（2）摩尔定律（摩尔定律（摩尔定律（摩尔定律（Gordon Moore)Gordon Moore)每每18个月，集成电路的性能将提高一个月，集成电路的性能将提高一倍，而其价格将减低一半。倍，而其价格将减低一半。 贤倍伯扛愉巡赣奄铁写单衍肮庸蒋屉夫盾闲彼愿赛愚抒侧呐卷瑰善胳涵藻嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（3）1. CPU (Center Processing Unit)1. CPU (Center Processing Unit)的发展的发展的发展的发展n n第一台通用电子计算机第
7、一台通用电子计算机第一台通用电子计算机第一台通用电子计算机n n设计者：设计者：设计者：设计者：J. Presper Eckert & Jon Mauchly J. Presper Eckert & Jon Mauchly (University of (University of PennsylvaniaPennsylvania)n n名称：名称：名称：名称：ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator and Electronic Numerical Integrator and CalculatorCalculator）n n时间：二次大战（时间：
8、二次大战（时间：二次大战（时间：二次大战（19461946年公开）年公开）年公开）年公开）n n性能性能性能性能n n1800018000个真空管、个真空管、个真空管、个真空管、n n100 feet * 8.5 feet100 feet * 8.5 feetn n2020个个个个1010位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器n n“+” “+” ， 200us 200usn n用途：计算大炮发射表用途：计算大炮发射表用途：计算大炮发射表用途：计算大炮发射表 饵嘎束虱泳捎瓷蚁厦将鄂悔佑旱臃鸵措矗轮痰拧娥鸽芬剔烯距竞速颅仕恨嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论
9、 -处理器概况（处理器概况（4）1. CPU (Center Processing Unit)1. CPU (Center Processing Unit)的发展的发展的发展的发展n n第一个微处理器第一个微处理器第一个微处理器第一个微处理器 n n4004, Intel, 1971.114004, Intel, 1971.11n n性能性能性能性能n n主频：主频：主频：主频：108kHz108kHzn n最大寻址：最大寻址：最大寻址：最大寻址：640K640Kn nRAM: 4096 bits for ProgramRAM: 4096 bits for Program 1KX4bits f
10、or Data 1KX4bits for Datan n规模：规模：规模：规模：22502250个晶体管个晶体管个晶体管个晶体管n n工艺：工艺：工艺：工艺：10um10umn n价格：价格：价格：价格：200 $200 $n n发明人发明人发明人发明人: Ted Hoff: Ted Hoffn n1968, 1968, 加盟加盟加盟加盟IntelInteln n1982, 1982, 离开离开离开离开锑吕即东挟肋茄短峰蔑燎腆峰瓮浇质碌讯悉巡隔蓟搬张档掸讹浇肿敦箩涎嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（5）1. CPU的发展（
11、续）的发展（续）n n Pentium 4 Pentium 4n n性能性能性能性能n n主频：主频：主频：主频：3GHz3GHzn n数据总线：数据总线：数据总线：数据总线：64bits64bitsn n地址总线：地址总线：地址总线：地址总线：36bits36bitsn nRAM: 512KB CacheRAM: 512KB Cachen n规模：规模：规模：规模：40004000多万个晶体管多万个晶体管多万个晶体管多万个晶体管n n工艺：工艺：工艺：工艺：0.13um0.13umn n价格：价格：价格：价格：$180$180荔漫棚种谆旧您蒲否暂舀鼓耕淬浑巾累恩踌挞幼系狠蝗忽方掩卓狮巫坦淮嵌
12、入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（6）1. CPU的发展（续）的发展（续）n n Core CoreTMTM 2 DUO E6700 2 DUO E6700n n性能性能性能性能n n双核双核双核双核n n主频：主频：主频：主频：2.66GHz2.66GHzn n数据总线：数据总线：数据总线：数据总线：64bits64bitsn n地址总线：地址总线：地址总线：地址总线：36bits36bitsn nRAM: 2MB smart CacheRAM: 2MB smart Cachen n规模：规模：规模：规模：1 1亿个晶体管
13、亿个晶体管亿个晶体管亿个晶体管n n工艺：工艺：工艺：工艺：0.065um0.065umn n价格：价格：价格：价格：$200$200谦辆捡倍诗飘褪扩芥亩螺渡琉津醋譬窝憨爵葛烧粮吹欧纺哮眨辐政油陌川嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（7）1. CPU的发展（续）的发展（续）n n 不同阶段的处理器（不同阶段的处理器（不同阶段的处理器（不同阶段的处理器（X86X86）仆看肪退倪酋各降缉输羡靛伎德足教谅塑锌搀衫阑两蹋枢渡钠基睫玉赌玛嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理
14、器概况（8）1. CPU1. CPU的发展（续）的发展（续）的发展（续）的发展（续）n n X86 X86 发展之路发展之路发展之路发展之路- -主频主频主频主频（www.cpu-www.cpu-）钟斌宪聊钓渭虎醋蒜僚娶诅娠湖碑慧甲规绕奢蚂而裔草撞樱阳曲品国臼浸嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（9）1. CPU1. CPU的发展（续）的发展（续）的发展（续）的发展（续）n n X86 X86 发展之路发展之路发展之路发展之路- -规模规模规模规模（www.cpu-www.cpu-）疆买光魁标乘蛤迹痊丝酋证茬及脸毯役栈疡宵槐
15、夸硷烫掘亥谁干啡形慷棚嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（10）1. CPU1. CPU的发展（续）的发展（续）的发展（续）的发展（续）n n X86 X86 发展之路发展之路发展之路发展之路- -工艺工艺工艺工艺（www.cpu-www.cpu-）踌秦裕风笺逼姆痰别兄辙擎姥橙簿钎芍裳含趴诵忘踌赠套略傈尤革镀蚤刷嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（11）2. CPU2. CPU的分类的分类的分类的分类n n指令系统指令系统指令系统指令系统n nCISCCI
16、SC（Complex Instruction Set ComputerComplex Instruction Set Computer）Intel X86Intel X86AMD K6AMD K6TMS320XXXTMS320XXXn nRISC RISC （Reduced Instruction Set ComputerReduced Instruction Set Computer）PowerPCPowerPCARMARMAVRAVRMIPSMIPS痊走蚊趾搽皂薛怔诬帮购锨谆纺夺唬虏兼搪役观证株聪蓟锋姥屠街掏纷茨嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论
17、 -处理器概况（处理器概况（12）2. CPU2. CPU的分类的分类的分类的分类n n处理器字长处理器字长处理器字长处理器字长n n8 bits 8 bits 8088, 89C518088, 89C51n n16 bits16 bits8086, Ti 54X8086, Ti 54Xn n32 bits32 bits80486, Ti C3X, C6X80486, Ti C3X, C6Xn n64 bits64 bitsItaniumItanium，PowerPC 970PowerPC 970逮矽瘸瞩嘉邮遮售钳掏窑赊实蝗之厉袖药饼叫日郭乘觅吩虚驳定精号栽瞻嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2
18、008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（13）2. CPU2. CPU的分类的分类的分类的分类n n总线（总线（总线（总线（BUSBUS）结构）结构）结构）结构n nVon Neumann Von Neumann （1944-61944-6）n n定义：指令和数据在同一个物理空间定义：指令和数据在同一个物理空间定义：指令和数据在同一个物理空间定义：指令和数据在同一个物理空间n n例：例：例：例：X86X86n nHarvardHarvard（Howard AikenHoward Aiken，19491949）n n定义：指令和数据在不同的物理空间定义：指令和数据
19、在不同的物理空间定义：指令和数据在不同的物理空间定义：指令和数据在不同的物理空间n n例：例：例：例：DSPDSP 滁纱握芹谐医嗅频提蛊杰邑崎迢铁权权椰谢衍植竹抉秽钮实荚咽搐漱厌择嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（14）2. CPU2. CPU的分类（续）的分类（续）的分类（续）的分类（续）n n应用方式应用方式应用方式应用方式n nMPUMPUn nMCUMCUn nDSPDSPn n应用领域应用领域应用领域应用领域n n台式机台式机台式机台式机 CPU CPUn n笔记本笔记本笔记本笔记本CPUCPUn n服务器服务器
20、服务器服务器CPUCPUn n嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式CPUCPU聂具统谷纹熔艰链丰搀挠腮笼拉汕赁呢抹朗潍辫注袁罢敌幌亩尹蝗歌犀瘟嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（15）3. CPU3. CPU的性能评测的性能评测的性能评测的性能评测n nCPICPI：执行一条指令所需的平均时钟周期：执行一条指令所需的平均时钟周期：执行一条指令所需的平均时钟周期：执行一条指令所需的平均时钟周期CPI= CPI= 一个程序的一个程序的一个程序的一个程序的CPUCPU时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期/ /该程序的指令数该程序的指令数该程序的指
21、令数该程序的指令数CPUCPU时间时间时间时间=IC=IC（指令数）（指令数）（指令数）（指令数）X CPI /X CPI /时钟频率时钟频率时钟频率时钟频率n n时钟频率（周期）：由硬件技术决定时钟频率（周期）：由硬件技术决定时钟频率（周期）：由硬件技术决定时钟频率（周期）：由硬件技术决定n nCPICPI：由处理器组成和指令系统决定：由处理器组成和指令系统决定：由处理器组成和指令系统决定：由处理器组成和指令系统决定n n指令数：由指令系统和编译器决定指令数：由指令系统和编译器决定指令数：由指令系统和编译器决定指令数：由指令系统和编译器决定顷隋阉渴奄怜恕搞盲具慌桅谷瓣绅虾哗贺墩要啥俱脆潍喧碾
22、挤拼败们邻小嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（16）3. CPU3. CPU的性能评测的性能评测的性能评测的性能评测n nMIPSMIPS：每秒百万条指令：每秒百万条指令：每秒百万条指令：每秒百万条指令 MIPS=MIPS=指令数指令数指令数指令数/ /（指令的执行时间（指令的执行时间（指令的执行时间（指令的执行时间 X 10 X 106 6） = =时钟频率时钟频率时钟频率时钟频率/ /（CPI CPI X 10X 106 6 ）执行时间执行时间执行时间执行时间=指令数指令数指令数指令数/ /（MIPS MIPS X 1
23、0X 106 6 ）n nMIPSMIPS依赖于指令集依赖于指令集依赖于指令集依赖于指令集n n同一台机器的同一台机器的同一台机器的同一台机器的MIPSMIPS可能因程序而异可能因程序而异可能因程序而异可能因程序而异n nMIPSMIPS可能不能反映处理器的性能可能不能反映处理器的性能可能不能反映处理器的性能可能不能反映处理器的性能邪幼哇砒饭唉哎肿属粥浸证磨且呈胜烂赠媳境雷去秆符缩握森薯葛测薄溢嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（17）3. CPU的性能评测的性能评测n nMFLOPSMFLOPS：每秒百万次浮点运算次数：每
24、秒百万次浮点运算次数：每秒百万次浮点运算次数：每秒百万次浮点运算次数 MFLOPS=MFLOPS=浮点运算次数浮点运算次数浮点运算次数浮点运算次数/ /（浮点运算的时间（浮点运算的时间（浮点运算的时间（浮点运算的时间 X 10X 106 6） n nMFLOPSMFLOPS不能反映处理器的实际性能不能反映处理器的实际性能不能反映处理器的实际性能不能反映处理器的实际性能n n通常用来比较浮点运算器的性能通常用来比较浮点运算器的性能通常用来比较浮点运算器的性能通常用来比较浮点运算器的性能n nInstructionInstruction数数数数 和和和和 Operation Operation数可
25、能不一致数可能不一致数可能不一致数可能不一致三赊耽贤拈鸿况小役冶霜炕泰旺脆灯婉练矣羞椿斌姻澜宝焉多惭敲咋伙攫嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（18）4. CPU4. CPU制造工艺制造工艺制造工艺制造工艺n n工艺发展工艺发展工艺发展工艺发展n n加工精度提高加工精度提高加工精度提高加工精度提高- -从从从从10um 10um 到到到到 0.05um 0.05umn n硅片尺寸进一步加大硅片尺寸进一步加大硅片尺寸进一步加大硅片尺寸进一步加大- -从从从从3 3英寸英寸英寸英寸 到到到到 18 18英寸英寸英寸英寸n n连接
26、材料改变连接材料改变连接材料改变连接材料改变 Al Al到到到到Cu Cu n n生产环境生产环境生产环境生产环境n n每每每每20cm20cm2 2只只只只能有一粒微能有一粒微能有一粒微能有一粒微尘（医院手尘（医院手尘（医院手尘（医院手术室的术室的术室的术室的1001000000倍）倍）倍）倍）操姓有箭赣摘赫珐让蹭瑰阴辈陛沂晴雪脯鸵宙慌滑氏胎腆雄扭懒王你逻佃嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（19）4. CPU4. CPU制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）n n制造材料制造材料制造材料制造材料n n硅
27、原料硅原料硅原料硅原料 硅晶体棒硅晶体棒硅晶体棒硅晶体棒 在圆晶上生成的芯片在圆晶上生成的芯片在圆晶上生成的芯片在圆晶上生成的芯片n n圆晶规格圆晶规格圆晶规格圆晶规格n n目前的标准圆晶直径为目前的标准圆晶直径为目前的标准圆晶直径为目前的标准圆晶直径为200mm200mmn n正在向正在向正在向正在向300mm300mm发展发展发展发展 直喊睛鲸揽硫络褂漫渣甥疙笋款肮慧貉锻乖诉腻复扔育数固童谍质眯视伯嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（20）4. CPU4. CPU制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）n
28、 n光刻技术光刻技术光刻技术光刻技术n n光刻原理光刻原理光刻原理光刻原理光刻原理和光刻机光刻原理和光刻机光刻原理和光刻机光刻原理和光刻机n n目前目前目前目前 0.045um 0.045um技术已经成熟技术已经成熟技术已经成熟技术已经成熟表萨情击脊脉廷腐智盯表营坎撵膊坐狮峨怔吏司段痰国箍殴睛炊昭排何耀嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（21）4. CPU4. CPU制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）制造工艺（续）n n基本工艺流程基本工艺流程基本工艺流程基本工艺流程n n掩模生成掩模生成掩模生成掩模生成 将设计好的
29、版图和数据通过图形生成器，转移到涂有感将设计好的版图和数据通过图形生成器，转移到涂有感将设计好的版图和数据通过图形生成器，转移到涂有感将设计好的版图和数据通过图形生成器，转移到涂有感光材料的玻璃上。光材料的玻璃上。光材料的玻璃上。光材料的玻璃上。n n光刻与刻蚀工艺光刻与刻蚀工艺光刻与刻蚀工艺光刻与刻蚀工艺在光刻胶上形成与掩模图形区域相反的感光区，然后将在光刻胶上形成与掩模图形区域相反的感光区，然后将在光刻胶上形成与掩模图形区域相反的感光区，然后将在光刻胶上形成与掩模图形区域相反的感光区，然后将没有光刻胶保护的硅片上层材料刻蚀去掉。没有光刻胶保护的硅片上层材料刻蚀去掉。没有光刻胶保护的硅片上层
30、材料刻蚀去掉。没有光刻胶保护的硅片上层材料刻蚀去掉。n n掺杂工艺掺杂工艺掺杂工艺掺杂工艺在硅衬底上形成不同类型的半导体区域，构成个各种器在硅衬底上形成不同类型的半导体区域，构成个各种器在硅衬底上形成不同类型的半导体区域，构成个各种器在硅衬底上形成不同类型的半导体区域，构成个各种器件。件。件。件。n n氧化及热处理氧化及热处理氧化及热处理氧化及热处理将硅片置于有氧气的高温环境中，在硅表面形成二氧化将硅片置于有氧气的高温环境中，在硅表面形成二氧化将硅片置于有氧气的高温环境中，在硅表面形成二氧化将硅片置于有氧气的高温环境中，在硅表面形成二氧化硅。硅。硅。硅。n n气相沉积工艺气相沉积工艺气相沉积工
31、艺气相沉积工艺通过化学反应，产生固态粒子并且沉积在硅片表面，形通过化学反应，产生固态粒子并且沉积在硅片表面，形通过化学反应，产生固态粒子并且沉积在硅片表面，形通过化学反应，产生固态粒子并且沉积在硅片表面，形成薄膜层。成薄膜层。成薄膜层。成薄膜层。和亨亚涪昂间逝勘终奇舒荣著胰愧纱楼付终搭囱躬推窃茨菱垣乱疫迢澎叁嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（22）5. 5. 提高提高提高提高CPUCPU性能的方法性能的方法性能的方法性能的方法n n改进指令系统改进指令系统改进指令系统改进指令系统n nX86X86n nMMXMMXn n3
32、DNow3DNown n改进体系结构改进体系结构改进体系结构改进体系结构n n流水线流水线流水线流水线n n超标量超标量超标量超标量n n高速缓存高速缓存高速缓存高速缓存n n超线程超线程超线程超线程n n多核多核多核多核涩嘿栋概骆森眯抑揪迹区涣氢炯也痪愿纶迭窥顶共镁甭袭贫弥冷仰巴削藕嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（23）5. 5. 提高提高提高提高CPUCPU性能的方法性能的方法性能的方法性能的方法n n改进加工工艺改进加工工艺改进加工工艺改进加工工艺n n减少减少减少减少CPUCPU线宽线宽线宽线宽n n改进硅材料改
33、进硅材料改进硅材料改进硅材料n n采用铜线技术采用铜线技术采用铜线技术采用铜线技术n n改进工作环境改进工作环境改进工作环境改进工作环境n n降低工作温度降低工作温度降低工作温度降低工作温度驴阜补滥樟乙霜一省你丧辛焰戏遵陡柠摊踌加瘫划挑板变嘘李扇捏揽貌溃嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（24）6. 6. 电气参数电气参数电气参数电气参数n n工作电压工作电压工作电压工作电压粉板裤否厅咨袜声胎饭趁厌技识魁灿喂炸蛹嚼披呈巡曙固仁篆疹峡扩阐洛嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器
34、概况（处理器概况（25）6. 6. 电气参数电气参数电气参数电气参数n n功率功率功率功率运宋讨踩笋同慌旬阮佐沮跑棘徽痈恢牧排牟催坎铜李牌鹿露盅窘豫顿恍攀嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（26）7. 7. 处理器规格处理器规格处理器规格处理器规格n n内核内核内核内核n n最高主频最高主频最高主频最高主频n n总线结构总线结构总线结构总线结构n n指令集指令集指令集指令集n n数据总线宽度数据总线宽度数据总线宽度数据总线宽度n n最大寻址空间最大寻址空间最大寻址空间最大寻址空间n n片内外设片内外设片内外设片内外设n n中
35、断中断中断中断n n定时器定时器定时器定时器n n通信单元通信单元通信单元通信单元n n数据控制数据控制数据控制数据控制闭吹秽儿借姿摘意皑孜堡又卿吊屿凄寿搅须鉴嘱薯撤暴庸训田俐擞芍殴庇嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概况（处理器概况（27）7. 7. 处理器规格处理器规格处理器规格处理器规格n n片内资源片内资源片内资源片内资源n nRAMRAMn nROMROMn n片外片外片外片外n n封装封装封装封装n n电压电压电压电压n n功耗功耗功耗功耗n nI/OI/On n数据总线数据总线数据总线数据总线n n地址总线地址总线地址总线地址
36、总线方欣窝掖违骗咖昧甩败致诸房驶剁棱椰乳菱济寇逻换荣被油骨秋烬凳沿薄嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概述（处理器概述（28）8. 主要厂商及产品主要厂商及产品n nIntel X86Intel X86，MSC51MSC51，XscaleXscalen nAMD X86 CompatibleAMD X86 Compatible， K6 K6n nVIA -X86 CompatibleVIA -X86 Compatiblen nTi DSP Ti DSP （TMS320CXXXTMS320CXXX）n nADI-DSP ADI-DSP （AD
37、SPADSP，Blackfin)Blackfin)n nAtmel (AVR)Atmel (AVR)n nRENESAS (SHXX)RENESAS (SHXX)前腮姨缮汤挪仪感囚驰膝渠状盟靶眶始聘肛泞嗓能装列堰捌刘视欺蛰妆来嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概述（处理器概述（29）8. 主要厂商及产品主要厂商及产品n nMotorola (Freescale) MC6800, Motorola (Freescale) MC6800, PowerPCPowerPCn nIBM- PowerPC 970 (64bits)IBM- PowerP
38、C 970 (64bits)n nHP PA HP PA （DEC MIPSDEC MIPS）n nZIGLOG ZIGLOG （Z80Z80， rabbits4000 rabbits4000）n nSUN - UltraSPARCSUN - UltraSPARCn nARM ARM V3-6ARM ARM V3-6n n中科院计算所中科院计算所中科院计算所中科院计算所-Godson-Godson（龙芯）（龙芯）（龙芯）（龙芯）n n北大微处理器中心北大微处理器中心北大微处理器中心北大微处理器中心 众志众志众志众志绅焊洛札洼箍蛹碰抬刽吟绿抨朗乞澎撬笆懊犊觉唾豆榨炼完警典侩锑煌硫嵌入式微处器系统
39、嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -处理器概述（处理器概述（30）9. 如何使用处理器手册？如何使用处理器手册？n nDatasheetDatasheetn n指令集介绍指令集介绍指令集介绍指令集介绍n n使用手册使用手册使用手册使用手册n n参考设计参考设计参考设计参考设计瓷蜕邯恿增披佛换涯捉电率技钡晌棒买面叛狭脚沂缺旁氖痒芦兔谆袋策松嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 n n了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性n n微处理器概况微处理器概况微处理器概况微处理器概况n n处理器工作过
40、程处理器工作过程处理器工作过程处理器工作过程n n嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍n n小结小结小结小结间楷匠亲赫晕顽枕厦胜噶够糕昆换坊茸冈秃亡猎哎谭痞蝗测擅尹茅赞弦稽嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（1）处理器的基本结构？处理器的基本结构？枯盈拍惨社寝讲泣盗悟肝筛头草鲸戴海失救碰疽蝉纬山霹氖吻熙败兰忌墩嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（1）1. CPU1. CPU数字部件数字部件数字部件数字部件n nALUALUn n加法器加法器
41、加法器加法器n n减法器减法器减法器减法器n n比较器比较器比较器比较器n n逻辑运算单元逻辑运算单元逻辑运算单元逻辑运算单元n n寄存器寄存器寄存器寄存器n nDD锁存器锁存器锁存器锁存器n n寄存器寄存器寄存器寄存器n n移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器n nRAMRAMn n乘法器乘法器乘法器乘法器虞镁菊尉寝足印挟蜗檀瑟烂但味快贿耸泣硕氟搜筋待命命刚治详弓陡幸造嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（2）1. CPU数字部件数字部件n n数字部件示意图数字部件示意图数字部件示意图数字部件示意图汛皖孙邵享峨黑溪茹贷孜瞩弓剖
42、虾碾堵宋耳寓纽束沮剪岿宿儡娇癸窃怀醒嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（3）1. CPU1. CPU数字部件（续）数字部件（续）数字部件（续）数字部件（续）n n加法器加法器加法器加法器n n全加器全加器全加器全加器多位加法如何实现？多位加法如何实现？如何用加法器实现减运如何用加法器实现减运算？算？X-Y=X+YX-Y=X+Y的补码的补码的补码的补码Y Y的补码的补码的补码的补码=not Y + 1=not Y + 1幻肾战辙溪励绚跑羞柴球疽甭估棵屠汞绳着支埃铱钙贸机哇蝶匀砖又操簧嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京
43、大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（4）1. CPU1. CPU数字部件（续）数字部件（续）数字部件（续）数字部件（续）n n乘法器乘法器乘法器乘法器n n计算方法（计算方法（计算方法（计算方法（2 X2)2 X2)计算过程计算过程计算过程计算过程 乘法器结构乘法器结构乘法器结构乘法器结构揉烤男茹序拟梨靡辱辞漆恶昏插椎趋拘憨锌希巾若应煤鄂苏艰佐挠辫留特嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（5）1. CPU数字部件（续）数字部件（续）n nD D锁存器锁存器锁存器锁存器D触发器的驱动方程？触发器的驱动方程？嘿谨屡袒蜘崇不
44、值浑篇扭蓉睦呛唬鞘常燃陶虚肚堑烁叶祈棉稼倍足拉兴柞嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（6）1. CPU数字部件（续）数字部件（续）n n寄存器寄存器寄存器寄存器如何访问寄存器中的数据？如何访问寄存器中的数据？京蒜坑势塔艺哎价应鄙全泛沟棒牌捌稳肢屉乡涣债疵历细恕起泄忧卤砰医嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（7）1. CPU数字部件（续）数字部件（续）n n移位寄存器移位寄存器移位寄存器移位寄存器能嗓枢缅阻债屡痈铝掏砒滴茁见颠咒垒苔蕊启肩恃唆呜冶怂脱孔陌奔疽蔷嵌入式微处
45、器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（8）1. CPU数字部件（续）数字部件（续）n nSRAMSRAM咨胸炒冤杭祷伐厄笑椿獭氧柔妇节敢蜜哆祁阎节秃桃仇官疚首屈撒智字屋嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（9）2. 计算机的基本模型计算机的基本模型 润庇轮稻谐财惭离噬驭唁功削市氰炕詹糊郁烟砸塞冗哩寨筐约磅牲驮攒胎嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（10）3. CPU3. CPU工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）
46、工作过程（续）n nCPUCPU程序执行过程程序执行过程程序执行过程程序执行过程嘘麦荷躁忍悼椿连弥剖居拒访决导偶兄碉分研官固夺狭炮擦埠嘶里唆病删嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（11）3. CPU3. CPU工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）n nCPUCPU指令执行过程指令执行过程指令执行过程指令执行过程取指（取指（取指（取指（IFIF）-译码译码译码译码 （IDID） - -执行（执行（执行（执行（IEIE） - -写回（写回（写回（写回（WBWB）洲淖尹箕涧租披邦淆嚷谬妈娶素甚笔删死蜀神劲猜曾百拳隐痞
47、帖风逐烩舅嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（12）3. CPUCPU工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）n nCPUCPU中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）n n取指令（取指令（取指令（取指令（IF)IF)择囊蒂睁挺搁货孟脾坑赋褂域烂御炼著沤逗给税渠馋紫匠鸡瑟冲三珊氛膘嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（13）3. CPUCPU工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）工作过程（续）n
48、 nCPUCPU中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）n n指令译码（指令译码（指令译码（指令译码（ID)ID)升新静郊兴薛嵌慢吁搬饶闰秧瞬渗铜惦鲸篡栋遥贡氦灯妮考帕饭盔脑漠鼠嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（14）3. CPU工作过程（续）工作过程（续）n nCPUCPU中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）n n指令执行（指令执行（指令执行（指令执行（IE)IE)啼造遗庸婉胸瞪褥嘶漱扑请全瘫蹿输韭略蠢努苇裴呢代
49、间叶逻焦淡风算董嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 工作过程（工作过程（15）3. CPU工作过程（续）工作过程（续）n nCPUCPU中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）中一条指令执行过程（续）n n写回（写回（写回（写回（WB)WB)所有指令执行时都有所有指令执行时都有wb吗？吗？藩龟支肆驼谷怎孩卒夷蜕光贝傈店力灼萌玖追毖明瘤径冶硒议胯乙舞摄耕嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 n n了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性n n微处理
50、器概况微处理器概况微处理器概况微处理器概况n n微处理器工作过程微处理器工作过程微处理器工作过程微处理器工作过程n n嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍n n小结小结小结小结把卿仕馆占抬尊烽岿呼拌碗这件诌客瓮余冰仆耳聂幂悍风袋椅辗戊嘻捣撕嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（1） 1. 典型的嵌入式系统典型的嵌入式系统MicroprocessorAddress BusData BusStatus BusGlue Logic andAddress DecodeClock Generationa
51、nd DistributionReal Time ClockRandom Access Memory - RAMRead Only Memory - ROM( FLASH )Minimally Requirement for an Embedded SystemI/O Interface( D/A, A/D, Digital )CommunicationsOther PeripheralDevicesTo Outside WorldTo outside worldTo other devicesTo host ComputerTo UserWatchdog TimerNMI萨硒脓歼诺霖矩再椽染
52、概夏坤恫毁各稗账疚毒黔栗奋实掌撬反谭的南袁均嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（2）2. 2. 嵌入式微处理器？嵌入式微处理器？嵌入式微处理器？嵌入式微处理器？用与嵌入式系统的处理器！用与嵌入式系统的处理器！用与嵌入式系统的处理器！用与嵌入式系统的处理器！CPUCPU MCU MCU（单片机）（单片机）（单片机）（单片机） DSP DSP SOCSOC 嵌入式系统微处理器嵌入式系统微处理器嵌入式系统微处理器嵌入式系统微处理器 （狭义）（狭义）（狭义）（狭义）挨奥镜写悦霍硫吐潜愤删撩缮啄环冯襟竹删斤壹摸牧婚黍俯展翅容跳谷
53、赃嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（3）3. 3. 嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展n n第一个嵌入式处理器：第一个嵌入式处理器：第一个嵌入式处理器：第一个嵌入式处理器： TMS1000 TMS1000n nTI TI 公司公司公司公司n n4 4位位位位n nROMROM：10241024字节字节字节字节n nRAM: 64 X 4 bitsRAM: 64 X 4 bitsn nInput: 4bitsInput: 4bitsn nOutput: 1
54、9Output: 19位位位位n n成功成功成功成功8 8位嵌入式处理器位嵌入式处理器位嵌入式处理器位嵌入式处理器 8048 - 8048 -80518051n nIntel Intel 公司公司公司公司n nRAM: 512KRAM: 512Kn n三个三个三个三个 16 16位计数位计数位计数位计数n n24M Hz24M Hzn n3232个个个个 可编程可编程可编程可编程 I/O I/O废普泽袒衙狭焉鸦档腿豹舀虾埂瞧人卷校襄译而褐骆也惺息诵扫晌诬赦耸嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（4）3. 3. 嵌入式系
55、统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展n n位宽位宽位宽位宽4 4位位位位 TMS1000, COPS TMS1000, COPS 计算器、遥控器、玩具计算器、遥控器、玩具计算器、遥控器、玩具计算器、遥控器、玩具 8 8位位位位 8048, Z8 8048, Z8马达控制、电话录音马达控制、电话录音马达控制、电话录音马达控制、电话录音 1616位位位位 8096,68200 8096,68200 手机、手机、手机、手机、mp3 .mp3 . 32 32 位位位位 ARM, MIPS32 Core ARM, MIPS32 Core 掌上电脑、掌上
56、电脑、掌上电脑、掌上电脑、PDAPDA 6464位位位位 MIPS 64 Core MIPS 64 Core 多媒体多媒体多媒体多媒体瘟祝软们进邯呀圈捆腐蓉悟锋烤址端鬼蝎晤渠漳淑褂估毅钢糜驯仟羊啦联嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（5）3. 3. 嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展n n复杂度复杂度复杂度复杂度n nCPU - MCU (CPU - MCU (单片机）单片机）单片机）单片机） (8086) (8096) (8086) (8096)n nM
57、CU - SoC MCU - SoC (c51) (Xscale)(c51) (Xscale)n nSingle Core - Multi CoreSingle Core - Multi Core (C55) (OMAP) (C55) (OMAP)雾眩孟钾玫付浴奢摩凉必帚踪呸奏畦罩灼舜衙累郴劫鹤鲁久筒膊噎瘪州辱嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 -嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（6）3. 3. 嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展嵌入式系统微处理器的发展n n发行方式发行方式发行方式发行方式CPU CPU 器件器件
58、器件器件 传统处理器传统处理器传统处理器传统处理器 IP Core ARM, MIPS, NIOS IP Core ARM, MIPS, NIOS 可定制可定制可定制可定制IP Core XtensaIP Core Xtensa (Tensilica)(Tensilica)伤涣钡纸抚仪绵颗岿冯敬扮秒圃洱跨袄审荐乒功多竭吮娃茫马朗劣叶汕刀嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（7）4. 特点n速度快速度快nI/O功能强功能强n功率低功率低n稳定性好稳定性好n实时性好实时性好n体积小体积小幢廖鲤赊呜镜挚含殉贷跋复卞骑嵌染佳瞎买孝奴
59、豆腊杏很运雀哲锥锣豁灿嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（8）设想一下，普通手机电池能够维持设想一下，普通手机电池能够维持P4工作工作多长时间？多长时间？驻陨拧庶京瘤靳向裕汽及抬前坏喇弯曹耗耗肮著承校激仑喂躬割拣颐褪贫嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（9）5. 5. 主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器nMCU（传统单片机）（传统单片机）n优点优点n应用广应用广n开发资源丰富开发资源丰富n使用方便使用方便n
60、成本低成本低n缺点缺点n性能低性能低痈夹把褪筷胎柜唤哩洗迫腔呸苑顿进焊锥借灌班签误蚌锰钮镣掏剩致认宏嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（10）5. 5. 主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器主要的嵌入式微处理器nX86 (EIA)n优点优点n软件移植方便，开发快捷软件移植方便，开发快捷n软件资源多软件资源多n功能强大功能强大n缺点缺点n体积大体积大n功耗高功耗高n实时性差实时性差莫钒旗腮剁茄驻敌诣幼脆舍钉耘戏内悠诛勉奈却担紧冰得誊瑞蔑挛仔臃恩嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件
61、与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（11）5. 5. 主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）nDSPn优点优点n速度快速度快n信号处理能力强信号处理能力强n缺点缺点nIO能力弱能力弱n开发平台使用不方便开发平台使用不方便陵晓姚纵熏阁研霓绳豌布渺叛墙象惭宽数础笔灭缚猴僧木腾握坍稽侣逻狱嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（12）5. 5. 主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）主要的嵌入式微处理器（续）nSo
62、Cn优点优点n功能全面功能全面n系统设计方便系统设计方便n系统体积小系统体积小n功耗低功耗低n缺点缺点n可裁减性差可裁减性差湿蜡毙程盔偶绷溜磁行拿怀圆灵部蕊曾椎阂捣洽捎韩卡储垂溶探写柜步捆嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（13）6. ARM 6. ARM （Advanced RISC Machine)Advanced RISC Machine)nARM是什么？是什么？嵌入式嵌入式RISC处理器核。处理器核。n为什么为什么ARM被广泛应用？被广泛应用？n简单简单便于和各种不同系统结合便于和各种不同系统结合n成熟成熟被广泛掌
63、握被广泛掌握n低成本低成本利于市场推广利于市场推广角厚扎椒殿太薪觅略碎幅赵吝输听戳置跌共刮粮鹰蒜馅悼呀汤撑裸练慧暖嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（14）6. ARM 6. ARM （Advanced RISC Machine)Advanced RISC Machine)（续）（续）（续）（续）n发展历史发展历史n第一个第一个ARM原型，英国剑桥原型，英国剑桥Acorn公司。公司。n基于基于ARM的台式机产品，的台式机产品，20世纪世纪80年代后期。年代后期。n成立成立Advanced RISC Machine Limi
64、ted, 1990n20世纪世纪90年代，年代，ARM 32bit嵌入式嵌入式RISC处理器扩展到处理器扩展到世界范围。世界范围。n提供的解决方案提供的解决方案n无线、消费电子和图像应用方面的开放平台。无线、消费电子和图像应用方面的开放平台。n存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统。存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统。n智能卡和智能卡和SIM卡的安全应用。卡的安全应用。册芒延戚纸傅嘲赔沂衔端物骋谁裴猪侄鹤拒键桅仕较杯灵茫仪匈暂钥胰椿嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（15）6. ARM 6. ARM （Ad
65、vanced RISC Machine)Advanced RISC Machine)（续）（续）（续）（续）nARM的版本的版本nV1, V2, V3, V4 (ARM 7，8，9), V5 (ARM 10),V6 (ARM 11)n名称含义名称含义nT:内含内含16位压缩指令集位压缩指令集 ThumbnD:支持片内支持片内Debug调试调试nM:采用增强型乘法器（采用增强型乘法器（Multiplier)nI: 内含嵌入式内含嵌入式ICE宏单元宏单元nE: 具有具有DSP功能功能nS:可综合的软核可综合的软核SoftwarenJ: Jazeller,允许直接执行允许直接执行Java字节码字节码
66、棠瞪氛炯嫉晋蝉义谣婆奠熔绘乱锡讽体浇泼霖终孜碍秸雁糠伯宾窝凳筹爬嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（16）6. ARM 6. ARM （Advanced RISC Machine)Advanced RISC Machine)（续）（续）（续）（续）nARM处理器系列特点处理器系列特点nV1n基本数据处理（无乘法）基本数据处理（无乘法）n字节、半字和字的字节、半字和字的Load/Store指令指令n转移指令，软件中断指令转移指令，软件中断指令n寻址空间：寻址空间：64MBnV2n乘法和乘加指令乘法和乘加指令n支持协处理器操作
67、指令支持协处理器操作指令n快速中断模式快速中断模式n存储器和寄存器交换指令存储器和寄存器交换指令nV3n增加程序状态寄存器和程序状态保存寄存器增加程序状态寄存器和程序状态保存寄存器n异常处理异常处理n寻址空间寻址空间:4GB杜撮布脯邱斌哨象碰温籽爽航膘穆乙刨皆方备汛效俐台淀朋咨邻烃描喝榷嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（17）6. ARM 6. ARM （Advanced RISC Machine)Advanced RISC Machine)（续）（续）（续）（续）nARM处理器系列特点（续）处理器系列特点（续）nV4-
68、目前应用最为广泛目前应用最为广泛n增加了增加了16位位Thumb指令集指令集n完善了软件中断完善了软件中断SWI的功能的功能n处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作nV5n带有连接和交换的转移带有连接和交换的转移BLX指令指令n计数前导零计数前导零CLZ指令指令n增加了数字信号处理指令增加了数字信号处理指令n为协处理器提供更多可选择的指令为协处理器提供更多可选择的指令nV6nTHUMBTM:35%代码压缩代码压缩nDSP扩充：高性能定点扩充：高性能定点DSP功能功能nJazelleTM: Java性能优化，可提高性能优化，可提高8倍倍nMe
69、dia扩充：音扩充：音/视频性能优化，可提高视频性能优化，可提高4倍倍。把渐环硕倚拈哇毯鳃殊旋脓朵巡泻着亲蝉兽霄唇滋辙舀欢督析溃坠诱垦临嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（18）6. ARM 6. ARM （Advanced RISC Machine) (Advanced RISC Machine) (续）续）续）续）n生产生产ARM的厂商及产品的厂商及产品nATMELAT91 系列系列MCU (ARM7TDMI)nSamsungS3C系列系列PDA用用MCU(ARM7TDMI)nIntelSA-1110 (strong
70、ARM), Xscale (V5TE)nOKIML67000系列系列MCUnTIOMAP ARM7+TMS5510nSharp公司公司LH77790手持式产品中的手持式产品中的MPUnPhilipsVWS22100 GSM ProcessornHyundaiHMS31C2816 Flash Card Controller把咕普废三林蝎券丽衰鳃沃躺牛庚矛陛孟英缀捏权烫齿育北滴通芜拳隘卉嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（19）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择ARMARM作为目标作为目标作为目标作为目标nS
71、emiconductor Dis-aggregation媒疟森号郧佩坚腋锦捣挚籽郧投礼好叁瞧增拌洼哄筑桅厦汐挨税健憾浚爪嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（20）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择ARMARM作为目标作为目标作为目标作为目标nARM 最大的最大的IP提供商提供商裹勺布悲喝遵袍净作谷朋祝原傀厅锹倍下固羽秸砍抑拣淬坯足柯鬃戍裕梁嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（21）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择A
72、RMARM作为目标作为目标作为目标作为目标n应用广泛应用广泛掩医癣庇称滁秒堵杏印拎窘焉拒嚣站椽竟獭矮省胸嗜也陆茨渡询拐缕汕童嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（22）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择ARMARM作为目标作为目标作为目标作为目标n发展迅速发展迅速华繁慑雪霖蜒涕润杂竿息注降蝗皆睡谤除脯殉规鞭理革鸥涣豁春窗讶寥腕嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（23）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择ARMARM作为目
73、标作为目标作为目标作为目标n资源多资源多余蔫受赎蹋工卓纫八要毫哟蓄鹰磺戊桩五妓恩切晒屁昏凭例泡仍屑振挖眉嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（24）7. 7. 为什么选择为什么选择为什么选择为什么选择ARMARM作为目标作为目标作为目标作为目标n国内首选国内首选菏憋球钢机溺疼涉努命祖郝糯闸木饵奥赚彼丰仇素打驯沙价囱晃丰寄粘昌嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 嵌入微处理器（嵌入微处理器（25）7. 7. 如何为嵌入式系统选择处理器如何为嵌入式系统选择处理器如何为嵌入式系统选择处理器
74、如何为嵌入式系统选择处理器n原则：满足系统的最大需求原则：满足系统的最大需求n考虑因素考虑因素n器件速度器件速度n外围接口外围接口n片内资源片内资源n开发难易程度开发难易程度n体积体积n功耗功耗n价格价格麻雅留身蔫绞验汕撇断姓垛旱爱炮赂亨吊仆沃式遗撑纪咋阉垢仅券创有祸嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 n n了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性了解处理器的必要性n n微处理器概况微处理器概况微处理器概况微处理器概况n n微处理器工作过程微处理器工作过程微处理器工作过程微处理器工作过程n n嵌入式微处理介绍嵌入式微处理介绍嵌入式微处理
75、介绍嵌入式微处理介绍n n小结小结小结小结弹悼程缴用慕哺趋枢沥帛菊忌馋孰锯什庆胰掷甭馆琶敞览其蛆剥兄斑咳烯嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院概论概论 小结小结n学习和应用嵌入式系统必须掌握处理器的相关知识。nCPU的指令执行过程可以分为四个步骤。nRISC和CSIC各有其优缺点。nCPU有一些基本的数据部件组成。n嵌入式处理器有其自身的特点。nARM时目前应用最为广泛的嵌入式处理器之一。阻审赎捕酞扳糟柄浸每皋翠焚敖澜遮钱慑偷儡涣跋战博纽脚运伊锁甩乡星嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院作业作业n选择（详细）介绍一款微处理器芯片：（结合所确定的综合项目）n特点n性能n体系结构n总线n封装n应用领域本月10日前提交到助教（DOC），12日课堂报告（PPT）（挑选6种）显吐梢台枕盈赤惯剧靠籽蚁残章奠王香现滴片梅私森啃淋安绣锥朔滑橇债嵌入式微处器系统嵌入式微处器系统2008.10北京大学软件与微电子学院
