嵌入式微处理器的体系结构和总线电路

嵌入式微处理器体系结构

冯诺依曼结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,采用单一的地址及数据总线,程序和数据的宽度相同。例如:8086、ARM7、MIPS…

哈佛结构:程序和数据是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址、独立访问,是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。例如:AVR、ARM9、ARM10…

顺便提一下流水线思想:在CPU中把一条指令的串行执行过程变为若干指令的子过程在CPU中重叠执行。
流水线的指标:
吞吐率:单位时间里流水线处理机流出的结果数。如果流水线的子过程所用时间不一样长,则吞吐率应为最长子过程的倒数。
建立时间:流水线开始工作到达最大吞吐率的时间。若m个子过程所用时间一样,均为t,则建立时间T=mt。

总线电路
总线是各种信号线的集合,是嵌入式系统中各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。在同一时刻,每条通路线路上能够传输一位二进制信号。按照总线所传送的信息类型,可以分为:数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB)。

总线的主要参数:
总线带宽:一定时间内总线上可以传送的数据量,一般用MByte/s表示。

总线宽度:总线能同时传送的数据位数(bit),即人们常说的32位、64位等总线宽度的概念,也叫总线位宽。总线的位宽越宽,总线每秒数据传输率越大,也就是总线带宽越宽。

总线频率:工作时钟频率以MHz为单位,工作频率越高,则总线工作速度越快,也即总线带宽越宽。

总线带宽 = 总线位宽×总线频率/8, 单位是MBps。
常用总线:ISA总线、PCI总线、IIC总线、SPI总线、PC104总线和CAN总线等。
  
只有具有三态输出的设备才能够连接到数据总线上,常用的三态门为输出缓冲器。

当总线上所接的负载超过总线的负载能力时,必须在总线和负载之间加接缓冲器或驱动器,最常用的是三态缓冲器,其作用是驱动和隔离。
  
采用总线复用技术可以实现数据总线和地址总线的共用。但会带来两个问题:
A、需要增加外部电路对总线信号进行复用解耦,例如:地址锁存器。
B、总线速度相对非复用总线系统低。
  
两类总线通信协议:同步方式、异步方式。  
对总线仲裁问题的解决是以优先级(优先权)的概念为基础。

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