文档介绍：嵌入式系统原理
The Principle of Embedded System
华中科技大学计算机学院 曹计昌
5/20/2018
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课程安排
: 郭荣佐,王霖. 嵌入式系统原理. 北京航空航天大学出版社,2008 .10
-4章学时安排
第1章 2学时,第2章 4学时,
第3章 4学时,第4章 6学时
:
(1)嵌入式系统原理课件
(2)参考资料
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第1章嵌入式系统概述
1 嵌入式系统的发展
2 嵌入式系统的分类与应用
3 嵌入式处理器
4 嵌入式系统的组成
5 嵌入式系统的现状与发展趋势
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嵌入式系统的发展
1 嵌入式系统回顾
2嵌入式系统的概念
3嵌入式系统的发展史
4嵌入式系统的特点
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嵌入式系统回顾
随着信息技术和网络技术的高速发展,嵌入式系统已经广泛的渗透到科学研究、工程设计、国防军工、文化娱乐、以及人们生活的各个方面。
嵌入式系统种类繁多(MP3,手机,数码相机,打印机,电子书等)。每种都具有自己的特性。例如:MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统。
对嵌入式系统的回顾可以从如下方面考虑:
处理器的字长与总线技术的回顾;
处理器与外围接口关系的回顾;
处理器体系结构发展的回顾;
以及用于特定场合的数字信号处理器(Digital signal processor,DSP)发展的回顾。
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现实中的嵌入式系统
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处理器字长与总线技术发展的回顾
4位微处理器:1971年11月 Intel公司推出第一款4位微处理器。 Intel 4004;
8位微处理器:盛行于上世纪70年代-80年代。代表性的微处理器: Intel 8080/8085,Motorola的6800,Zilog的Z80;代表性的产品:微型计算机,风靡大陆的Z80单板机;
16位微处理器:盛行于上世纪90年代。代表性的微处理器: Intel 8086/80186 ,Motorola的68000,Zilog的Z8000;代表性的产品:微型计算机,单板机,网卡设备;
32位微处理器:目前流行Intel 80386/80486,各类RISC的ARM处理器。
总线技术的发展:总线位于底版上,用以连接不同的插件卡。76年Intel公司推出Multibus,78年Prolog公司推出STD总线。还有ISA,EISA,PCI等各种总线。
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处理器与外围接口的关系发展的回顾
,存储器板,各种I/O插件板构成的专用嵌入式计算机。
,存储器芯片,定时器/计数器(如8253),中断控制器(如8250),并行接口芯片(如:8255),串行接口芯片(如:8251/8250)等可编程接口芯片集中安装到一块印刷电路板上形成—单板机。
并且有专门的“微型计算机原理及接口应用”课程讲授可编程接口芯片的使用方法。
,存储器,可编程外围接口芯片功能集成到一块芯片内—形成微控制器(又称为microcontroller,单片机,微控器)。典型如:8位微控器位8051,16位微控器位8096,ARM系列32位微控器。
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处理器体系结构的发展--由CISCRISC发展
1、早期微处理器的体系结构是基于复杂指令集(CISC)的。
补充:基于CISC的设计思想是微处理器的硬件设计目标是尽可能缩短高级语言、操作系统、程序设计环境及应用等与微处理器所真正执行的机器语言代码间的语义差距,并且尽量减少对内存的访问频度(减少取指和取操作数的时间)
因此,通过在微处理器的内部设计控制存储器,将复杂指令进一步分解成由一系列微操作构成的微程序,并将微程序存放在控制存储器内,将复杂指令的执行转换为控制存储器内微程序的执行.
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80/20现象(规律)
基于CISC框架的微处理器,编译时发现20%的指令使用频度高,使用量占整个程序的80%,另外80%的指令则较少使用,使用量只占整个程序的20%.
显然,提高20%常用指令的执行速度就可大大加快微处理器的处理能力和应用程序的执行速度
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