1. Visão geral do desenvolvimento incorporado
1. O que é a tecnologia incorporada?
Para introduzir a tecnologia incorporada, precisamos primeiro falar sobre a tecnologia de chip único. A tecnologia de desenvolvimento do microcomputador de chip único pode ser chamada de desenvolvimento tradicional, e o hardware é controlado por software escrito por si mesmo. Esse método tradicional de desenvolvimento tem desvantagens:
① Baixa portabilidade de software Como o princípio do hardware é diferente, o software que você escreve pode ser adequado apenas para um tipo de hardware.
RequirementsRequisitos de capacidade do desenvolvedor: se você deseja concluir o desenvolvimento de microcomputadores de chip único, deve estar familiarizado com o software e o hardware. Além disso, o que você projeta só pode ser modificado e entendido por si mesmo, é difícil para os outros ajudarem. Portanto, esse desenvolvimento tradicional levará muito tempo.
O desenvolvimento tradicional é controlar diretamente o hardware com o software, e o incorporado insere um sistema operacional entre os dois. A função do sistema operacional é gerenciar recursos, incluindo recursos de software e hardware. Equivalente a uma governanta. Separe o software do hardware.
O que a tecnologia incorporada precisa fazer é transplantar o sistema operacional no hardware existente, fazer o desenvolvimento de aplicativos da camada superior no sistema operacional e o desenvolvimento da camada inferior no sistema operacional.
Quais são as vantagens do sistema operacional como a diferença entre os dois?
Mecanismo de múltiplas tarefas
Fornecer protocolos de rede
avançados Fornecer software e bibliotecas de código aberto
O desenvolvimento incorporado também possui deficiências: o sistema operacional requer desempenho de hardware. Quanto melhor o sistema operacional, maiores os requisitos de hardware.
Quais sistemas operacionais podem ser chamados de sistemas operacionais incorporados? O sistema operacional que pode ser transplantado (o código é de código aberto e fornece uma interface portátil) é chamado de sistema operacional
2. 2. Direção de desenvolvimento incorporado (direção de emprego)
Desenvolvimento de aplicativo incorporado na camada superior
Requisitos: a) Proficiente em um idioma
b Familiar com um sistema operacional (Vou ver as instruções)
Estrutura de dados / algoritmo
Desenvolvimento de software de sistema de baixo nível incorporado
Requisitos: a) Proficiente em linguagem C (todos os kernels do sistema operacional são concluídos por linguagem C + assembly)
Por que escolher o idioma c (recursos do idioma c)? Pode acessar diretamente o hardware, portabilidade, eficiência operacional
Por que o idioma c pode acessar diretamente o hardware? Como a linguagem c possui tipos de dados de ponteiro, o ponteiro pode operar no endereço
b, entender a implementação do sistema operacional (usará, também adicionará / modificará funções)
c, familiarizado com o princípio de funcionamento do hardware
d, familiarizado com o
engenheiro de sistema incorporado de montagem BSP (engenheiro de firmware) Desenvolvimento do kernel
3. Tipos, características e cenários de aplicativos da arquitetura da CPU?
Antes de tudo, faça uma distinção entre arquitetura e arquitetura.Arquitetura
: arquitetura de CPU é uma especificação que os fabricantes de CPU atribuem a produtos de CPU pertencentes à mesma série.O objetivo é distinguir diferentes tipos de
arquiteturas de CPU : a arquitetura descrita em tecnologia de computador é uma Máquina abstrata, não uma máquina de concreto. Geralmente, uma arquitetura de CPU é composta por um conjunto de instruções e alguns registros. Então, em certo sentido, conjunto de instruções e arquitetura são sinônimos.
Existem quatro arquiteturas de CPU modernas. Antes de introduzir essas quatro arquiteturas, precisamos primeiro entender o RISC e o CISC.
RISC é a abreviação de Reduced Instruction Set Computer em inglês, que significa computador com conjunto de instruções reduzido. Esse conjunto de instruções requer software para especificar cada etapa da operação. , Este conjunto de instruções pode reduzir a complexidade da CPU e permitir a produção de CPUs mais poderosas no mesmo nível de processo, mas existem requisitos mais altos para o design do compilador
CISC. É a abreviação do Computador de conjunto de instruções complexo em inglês, o que significa Computadores complexos de conjunto de instruções.Este conjunto de instruções geralmente é usado nas primeiras CPUs. Seu objetivo de projeto é usar instruções mínimas em linguagem de máquina para concluir as tarefas de computação necessárias. No entanto, todas as instruções desta CPU dependem da lógica projetada na CPU, o que aumentará a complexidade da estrutura da CPU e os requisitos do processo da CPU, mas é muito benéfico para o desenvolvimento do compilador.
A seguir, é apresentada uma introdução às quatro principais arquiteturas de CPU
(1) X86
x86 ou 80x86 é um termo geral para uma arquitetura de microprocessador desenvolvida e fabricada pela Intel Intel. A arquitetura x86 é uma importante variável de comprimento de instrução CISC.
Recursos: ele pode reduzir efetivamente o tempo de design do microcódigo de novas instruções, permitindo que os designers obtenham compatibilidade ascendente das máquinas do sistema CISC. O novo sistema pode usar um superconjunto de instruções que inclui o sistema anterior ou o mesmo software usado em computadores anteriores. Além disso, o formato dos comandos do microprograma corresponde ao idioma de alto nível, portanto o editor não precisa ser reescrito.
Cenário do aplicativo: adequado para computadores de uso geral
(2) A
arquitetura ARM ARM, costumava ser chamada de Advanced Reduced Instruction Set Machine (Advanced RISC Machine, anteriormente chamada: Acorn RISC Machine), é um processamento de 32 bits do Reduced Instruction Set (RISC) É amplamente utilizado em muitos projetos de sistemas embarcados. Hoje, a família ARM responde por 75% de todos os processadores embarcados de 32 bits, tornando-a uma das arquiteturas de 32 bits do mundo. Os processadores ARM podem ser encontrados em muitos produtos eletrônicos de consumo, desde dispositivos portáteis (PDAs, telefones celulares, players de multimídia, videogames de mão e computadores) até periféricos de computadores (discos rígidos, roteadores de desktop) e até Ele existe em instalações militares, como computadores montados em mísseis.
Recursos: A arquitetura ARM utiliza algumas tecnologias especiais para minimizar a área de chip e reduzir o consumo de energia, garantindo alto desempenho. Todas as instruções podem ser decididas se devem ser executadas de acordo com o resultado da execução anterior, melhorando assim a eficiência de execução da instrução. As instruções de carga / armazenamento podem ser usadas para transferir dados em lotes para melhorar a eficiência da transmissão de dados.
Cenário de aplicação: Devido às características de economia de energia, o processador ARM é muito adequado para o campo das comunicações móveis, de acordo com o objetivo principal do projeto de baixo consumo de energia.
(3) MIPS
O MIPS é um processador RISC muito popular no mundo. MIPS significa "Microprocessador sem estágios canalizados intertravados" (Microprocessador sem estágios canalizados intertravados) e seu mecanismo é usar métodos de software para evitar problemas relacionados aos dados no pipeline. Foi desenvolvido pela primeira vez por uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Hennessy na Universidade de Stanford no início dos anos 80.
Características: design mais simples, ciclo de design mais curto e outras vantagens, e pode aplicar tecnologia mais avançada para desenvolver processadores de próxima geração mais rápidos. O MIPS é um dos primeiros chips de arquitetura comercial RISC A nova arquitetura integra todos os conjuntos de instruções MIPS originais e adiciona muitas funções mais poderosas.
Cenário de aplicativo: usado por empresas de informática para formar várias estações de trabalho e sistemas de computadores
(4) PowerPC
PowerPC é uma unidade de processamento central (CPU) de arquitetura de conjunto de instruções reduzidas (RISC) cujo design básico é derivado da IBM (International Business Machines Corporation) POWER do microprocessador IBM PowerPC 601 (desempenho otimizado com RISC aprimorado.
Recursos: boa escalabilidade, conveniente e flexível)
Cenários de aplicativos: Os processadores PowerPC têm uma ampla gama de implementação, incluindo desde CPUs de servidor de ponta como Power4 até o mercado de CPU incorporado
