计算机三级之嵌入式系统学习笔记8

• 嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，它是一种嵌入在设备（或系统）内部，为特定应用而设计开发的专用计算机系统
• 嵌入式系统与通用计算机一样，也由硬件和软件组成
• 能够按照指令的规定高速度完成二进制数据算数和逻辑运算的部件称为处理器，它由运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储器（Cache）等部件组成。由于采用了微米级（目前是深亚微米级至纳米级）的半导体加工工艺，人们把这样的处理器称为微处理器。目前所有的处理器都是微处理器
• 有些嵌入式系统会包含多个处理器，它们各有其不同的任务，其中负责运行系统软件和应用软件的主处理器称为中央处理器（CPU），其余的都是协处理器，如数字信号处理器（DSP）、图形处理器、通信处理器等。CPU是任何计算机不可或缺的核心部件。
• CPU的字长有4位、8位、16位、32位、64位之分。字长指的是CPU中通用寄存器和定点运算器的二进位宽度。现在嵌入式系统中使用最多的还是8位和16位的CPU，但32位和64位CPU是技术发展的主流（但销售总量仅占全部处理器的10%左右）。通用计算机的CPU则以64位为主。
• 嵌入式系统的CPU一般具有一下特点：
  
  • 支持实时处理
  • 低功耗
  • 结构可扩展
  • 集成了测试电路
• 目前，嵌入式处理芯片有以下类型：
  
  • 微处理器
  • 数字信号处理器（DSP）
  • 微控制器（单片机）（MCU）
  • 片上系统（SoC）
    
    • 单个芯片可以集成几亿个甚至几十亿个晶体管，因而能够把计算机或其他一些电子系统的全部电路都集成在单个芯片上，这种芯片就是所谓的片上系统
• 嵌入式系统分类
  
  • 低端系统
    
    • 采用4位/8位单片机
    • 不使用操作系统，由监控程序对系统进行控制
    • 计算器、遥控器、电子玩具、空调等
  • 中端系统
    
    • 采用8位/16位单片机或32位处理器
    • 使用小型操作系统，应用程序规模小，用户界面较简单
    • 普通手机、摄像机、录像机、电视游戏机等
  • 高端系统
    
    • 采用32位/64位处理器，支持连接网络
    • 操作系统功能比较齐全，使用图形用户界面，应用软件可更新和扩展
    • 智能手机、掌上计算机、路由器、高端数码相机、气象数据处理设备等
• SoC芯片
  
  • 通用SoC
    
    • 指半导体企业通过自主开发处理器内核或购买其他企业的处理器内核的IP授权，按照目标应用领域功能要求所开发的SoC芯片系列
  • 专用SoC
    
    • 指嵌入式系统卡开发商依据待开发产品的特殊要求，向半导体企业定制的SoC芯片。专用SoC芯片为委托方所专用，无法在市场采购到，从而保护了委托方的产品知识产权
• IP核
  
  • 已完成的并经过验证的IC具有固定的不可再分解的功能特性，人们称之为“核”（Core），相应的数据库称之为“核库”。核库中的设计文件均属于知识产权保护的类型，所以它们也被称为“知识产权核”或“IP核”
• 按照IC设计文件的类型，IP核通常分为3种：
  
  • 软核
    
    • 使用硬件描述语言（HDL）描述的IP核称为软核
  • 固核
    
    • 是与工艺相关的包含具体结构信息的IP核
  • 硬核
    
    • 是已被投片测试验证的IC的掩膜版图和全套工艺文件
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