文档介绍：虎山爬 1 嵌入式复****要点操作系统的分类: ?(1) 多道批处理系统: 在内存同时保存多个作业, CPU 以交替的方式处理各个作业无交互能力; 作业排队, 依次处理, 周期较长, 无法确定执行时间; 提高了 CPU 的利用率和 I/O 设备的利用率?(2 )分时操作系统: 把 CPU 的时间分按顺序分成若干片,每个时间片内执行不同的程序,系统内同时可以有多个程序运行,如 UNIX , Windows ;( 有交互能力) ?(3) 实时操作系统: 能够在指定或者确定的时间内完成系统功能以及对外部或内部事件在同步或异步时间内做出响应的系统嵌入式系统的定义: 以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能嵌入式系统与通用计算机的差异: ?目的的差异通用计算机的特点就是通用,希望用户拿到计算机后就可以开始使用,不管是做影音、还是办公自动化,科研都能得到广泛的应用,这是 PC 的发展方向。但是嵌入式系统完全不同的特点,它需要的是专用, 如何最大限度的裁剪精简设备, 降低造价,提升可靠度,才是嵌入式系统的发展方向?技术方向的差异通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算; 技术发展方向是总线速度的无限提升, 存储容量的无限扩大。而嵌入式系统的技术要求是对象的智能化控制能力(有限) ;技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能(如何高效嵌入)、控制能力与控制的可靠性(嵌入式系统最关注, 通用计算机系统较少关注) (课件版本)嵌入式系统的特点: ?专门用于特定任务?技术集成- 软硬件集成- 计算机和网络通信集成?有实时约束- 一般采用实时操作系统- 及时完成任务?有功耗约束(输电线路的监控系统) ?软件通常没有系统和应用的区别,软件固化?系统内核小- 软件内核小, CPU 处理能力小?高可靠性- 分布式系统,适应各种环境虎山爬 2 ?资源比 PC 少得多-CPU 片内片外资源比 PC 少,造价和功耗降低?嵌入式系统需要专用的开发工具 ADS 、 MDK 、 GCC 、 eVC 、.net ?非垄断市场(书上版本)嵌入式系统的特点: ?系统内核小?专用性强?系统精简?软件固化?嵌入式软件开发要想走标准化,就必须使用多任务的操作系统?嵌入式系统开发需要开发工具和环境嵌入式系统的组成: ?硬件平台嵌入式处理器( 嵌入式微控制器 MPU 、嵌入式微处理器 MCU 、嵌入式 DSP 处理器、嵌入式片上系统 SoC ) 存储器( Cache 、主存、辅助存储器) 通用设备接口和 IO 接口模拟电路及电源?软件结构设备驱动层( Device Driver ): 硬件抽象层 HAL 、板级支持包( BSP )、设备驱动程序实时操作系统层( RTOS ) 应用程序接口 API 层( Application Programming Interface ) 应用程序层冯· 诺依曼体系结构: 由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取, 经由同一总线传输,因而它们无法重叠执行哈佛体系结构: 由于取指令和存取数据分别经由不同的存储空间和不同的总线,使得各条指令可以重叠执行虎山爬 3 CISC :复杂指令集( Complex Instruction puter ) ?具有大量的指令和寻址方式指令条数多,是不等长的指令集,复杂功能有硬件实现(硬件方式) ,效率高, 但是功耗大。?大多数程序只使用少量的指令就能够运行。(好处) RISC :精简指令集( Reduced Instruction puter) ? 8/2 原则: 80% 的程序只使用 20% 的指令?在通道中只包含最有用的指令指令条数少,简单,是等长的精简指令集,复杂功能用多条指令组成完成(软件方式) ,再使用流水线降低指令的执行周期数?确保数据通道快速执行每一条指令?使 CPU 硬件结构设计变得更为简单流水线技术:几个指令可以并行执行?提高了 CPU 的运行效率?内部信息流要求通畅流动大端的数据存放格式: word a=0x f6 73 4b cd 虎山爬 4 小端的数据格式: ARM 默认格式 ARM7 寄存器: 所有的 37 个寄存器,分成两大类: 31 个通用 32 位寄存器: R0 ~ R12 为保存数据或地址值的通用寄存器, R0 ~ R7 为未分组的寄存器, R8 ~ R14 为分组寄存器 6 个状态寄存器: 虎山爬 5 R15 ( PC ): 从 R15 读取的值是处理器正在取指的地址, 即当前正在执行指令的地址加上 8 个字节 CPSR : 状态切换:设置 CPSR 模式位 T (不推荐)或使