嵌入式技术概论
《嵌入式系统应用》课程标准
《嵌入式系统应用》课程标准一、课程概要二、课程定位本课程是电子信息工程技术专业的一门核心必修课，是培养学生专业技能的重要组成部分。
在人才培养方案中，本课程支撑学生熟悉嵌入式系统开发的基本理论和工作原理，基本掌握嵌入式应用系统的设计方法，具有初步的嵌入式产品的维护、设计和开发能力，能够利用 Keil—MDK—ARM软件进行嵌入式微控制器的仿真和调试。
三、教学目标（一）知识目标1.了解嵌入式系统相关知识；2.掌握嵌入式C语言的编程特点；3.了解STM32标准外设库编程的特点；4.掌握STM32微控制器GPIO、定时器、PWM输出、中断、串口、AD转换器、DMA控制器等外设的编程方法；5.掌握STM32微控制器驱动彩色LCD显示、WIFI模块以及与物联网云平台的连通方法。
6.通过以上学习初步掌握嵌入式应用系统的设计思路和设计方法。
（二）能力目标1.能设计嵌入式应用系统控制程序；2.能进行嵌入式系统的程序调试；3.具有初步的嵌入式电子产品设计能力；4.具有较强的思考、分析和解决问题的能力；（三）素质目标1.培养学生严谨、细致、规范的职业素质；2.培养学生团队协作、表达沟通能力；3.培养学生跟踪新技术、创新设计能力；4.培养技术标准意识、操作规范意识、服务质量意识等。
四、课程设计本课程以培养目标为起点，选取“帆板角度测量与控制装置”作为整个课程的项目载体，将课程内容分解成10个能力模块，每一个模块对应一个具体的实训项目，每一个实训项目分解成若干个知识技能点，形成了以模块化实训项目为骨架、以技能知识点为内容的实践导向结构化课程内容体系。
在教学设计方面，以项目为驱动，突出实践性、知识性、职业性，体现“教、学、做合一”的设计理念。
实训项目导向的结构化课程内容设计如图1所示。
图1 实践导向的结构化课程内容设计五、教学内容安排六、教学实施（一）教学团队本课程负责人由具备较高专业技术水平、教学经验丰富、教学特色鲜明、具有副高以上专业技术职务的教师担任，并建立职称、学历、年龄等结构合理的专兼结合的“双师型”教学团队，每40人的标准班配备1名任课教师。
29945嵌入式软件技术概论
29945嵌入式软件技术概论-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII高纲1450江苏省高等教育自学考试大纲29945 嵌入式软件技术概论南京航空航天大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点《嵌入式软件技术概论》是高等教育自学考试计算机网络专业（独立本科段）考试计划规定必考的一门专业课。
通过本课程的学习，不仅使学生了解嵌入式计算机系统的基本概念和组织构成，并以ARM Cortex-M0+系列微处理器为基础掌握嵌入式计算机系统软件的开发方法，重点培养学生嵌入式计算机系统的软件开发能力。
（二）本课程的基本要求本课程共分为14章。
在对嵌入式计算机的学科基础、研究和应用领域以及ARM Cortex-M0+微处理器和KL25子系列微控制器进行简要介绍的基础上，重点阐述了如何基于KL25子系列微控制器开发一个相对完整的嵌入式系统的具体过程，以及嵌入式系统中所包含的基本接口及模块的编程方法，包括串行通信、中断、定时器、GPIO、FLASH、ADC、DAC、CMP、SPI、I2C、TSI、USB2.0、系统时钟及其它接口与模块。
通过对本书的学习，要求应考者对嵌入式计算机系统有一个全面和正确的了解。
具体应达到以下要求：1.了解嵌入式计算机系统的基本概念、发展过程、现状和发展趋势，嵌入式计算机系统的应用范畴，嵌入式计算机系统与通用计算机系统的区别与联系；2.理解并掌握嵌入式计算机系统的基本构成和基本原理；3.掌握基于KL25子系列微控制器的嵌入式计算机软件系统开发的方法以及对嵌入式计算机系统各基本接口及模块的开发编程方法。
（三）本课程与相关课程的联系嵌入式软件技术概论是一门综合性和应用性都比较强的课程，其内容涉及计算机相关专业的大部分专业课程，学习者需要具有一定的数字电路及编程基础，也要对计算机的一般组成有所了解。
嵌入式系统基础-复习提纲
嵌入式系统基础复习题第1章嵌入式系统概论1、什么是嵌入式系统？嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
2、嵌入式系统的3个基本特点？嵌入性、专用性、计算机3、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。
4、什么是嵌入式操作系统和？有何特点？列出常见的几种嵌入式操作系统及特点。
5、试比较说明JA TG工具和ISP工具的异同点？6、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出简图。
第2章ARM7体系结构1、什么是RISC指令系统？什么是CISC指令系统？RISC是精简指令集计算机的缩写。
CISC是复杂指令集计算机的缩写。
2、ARM与ARM公司有什么区别？举出2个以上的ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。
3、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集D：支持片上调试S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）I：支持EmbededICE观察硬件M：支持64位乘法4、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。
地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。
5、ARM7TDMI与ARM9处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线。
ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。
6、ARM处理器有几种模式和ARM处理器状态有什么区别？各种工作模式下分别有什么特点?R M处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。
embedded system
2.4.1嵌入式操作系统的分类
按照对实时系统的定义,嵌入式系统可分为实时嵌 入式系统与非实时嵌入式系统: 实时系统的定义：能够对外部事件做出及时响应的系 统。响应时间要有保证。 对外部事件的响应包括 事件发生时要识别出来 在给定时间约束内必须输出结果 实时操作系统:VxWorks,WinCE 非实时操作系统:嵌入式Linux
郑州威科姆电子科技卫星事业部
1.6嵌入式系统的历史
20 世纪 70 年代：单片机出现 嵌入式系统最初的应用是基于单片机。汽车，工业机器，通
信装置等成千上万种产品通过内嵌电子装置获得更佳的使用性 能。 20 世纪 80 年代：嵌入式操作系统出现
商业嵌入式实时内核包含传统操作系统的特征，使得开发周 期缩短，成本降低，效率提高促使嵌入式系统有了更为广阔的应 用空间。。 20 世纪 90 年代：实时多任务操作系统
嵌入式产品的巨大商机－－全过程自动化产品制造、 大范围电子商务活动、高度协同科学实验以及现代化 家庭起居。
你接触的每一样东西将装有芯片和嵌入式软件。
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1.8创新的机遇
通用计算机产业是垄断的。 嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞争、机
遇与创新。 没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市
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2.3.2嵌入式微控制器
嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一 块芯片中,芯片内部集成ROM/EPROM,RAM,总线,总线逻辑,定时/计 数器,Watchdog,I/O,串行口等各种必要功能和外设.其特点为: 一个系列的微控制器具有多种衍生产品; 单片化,体积大大减小,功耗和成本降低,可靠性提高; 是目前嵌入式工业的主流,约占嵌入式系统70%的份额; 多是8位和16位处理器 流行的嵌入式微控制器
嵌入式设计报告(tfc)
第一章．概论随着社会生产力的发展，人民生活水平的提高，作为快捷而便利的交通工具，出租车越来越受到人民的喜爱.出租车计价器是出租车上重要的电子产品，用于路程的计量和价格的计算。
其精确度和准确度直接影响到广大乘客的利益。
研究和设计计价器，提高其产品的精准度，越来越受到广泛的关注。
本次设计适用于计价标准不同的出租车上使用，单价，起步价，起步公里均可调整。
由于设计时是根据特定的车辆进行的，所以在使用时需要对相应的参数进行适当的更改，使用方便，不仅可以显示价格还可以显示里程数。
本设计使用V erilog HDL语言编写，Verilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Discription Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。
V erilog HDL和VHDL 是目前世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。
前者由Gateway Design Automation公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。
两种HDL均为IEEE标准。
并通过Quartus 仿真。
Altera Quartus II 设计软件是业界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件统一设计流程的设计工具。
工程师使用同样的低价位工具对Stratix FPGA进行功能验证和原型设计，又可以设计HardCopy Stratix 器件用于批量成品。
系统设计者现在能够用Quartus II软件评估HardCopy Stratix器件的性能和功耗，相应地进行最大吞吐量设计。
并用sopc进行硬件调试。
System-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统。
用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。
第二章．分模块设计2.1．总体结构设计设计可分为四个模块（speed，taxicount，hex-to-dec，ymq8421-display），其中speed模块的功能是根据速度输入产生脉冲，每行前行100米产生一个脉冲。
ARM嵌入式LINUX应用程序设计PPT课件
嵌入式软件测试中经常用到的测试工具： ➢ 内存分析工具 ➢ 性能分析工具 ➢ 覆盖分析工具 ➢ 缺陷跟踪工具
2021/3/18
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嵌入式Linux面临的挑战
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3
Linux的实时 扩充性
改变Linux内核 体系结构
完善Linux的集 成开发环境
Solution
➢ 扩展 Linux 的实时 性能
向外扩展 向上扩展
页式存储管理机制 页表
硬件无关部分
进程的映射和逻辑内存的对换
硬件相关部分
为内存管理硬件提供了虚拟接口
每个进程保留一张页表，用于将本进程 空间中 的虚拟地址变换成物理地址。
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进程调度
当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程，依 据每个进程的task_struct结构
交叉开 发环境
开放类型
GNU工具链
➢ 常用的交叉开发环
境主要有开放和商
业两种类型。开放 Metrowerks CodeWarrior
2024年全国计算机等级考试四级大纲
2024年全国计算机等级考试四级大纲全国计算机等级考试（National Computer Rank Examination，简称NCRE）是经原国家教育委员会（现教育部）批准，由教育部考试中心主办，面向社会，用于考查应试人员计算机应用知识与技能的全国性计算机水平考试体系。
其中，四级是 NCRE 考试的最高级别，对考生的计算机专业知识和综合应用能力有较高的要求。
以下是 2024 年全国计算机等级考试四级大纲的详细内容。
一、考试科目2024 年全国计算机等级考试四级共设五个科目：1、数据库工程师2、信息安全工程师3、嵌入式系统开发工程师4、移动互联网应用开发工程师5、云计算工程师考生可以根据自己的兴趣和专业背景选择其中一个科目报考。
二、考试形式四级考试采用无纸化考试形式，考试时长为 90 分钟。
三、考试内容（一）数据库工程师1、数据库应用系统分析及规划（1）掌握系统需求分析和规划的方法，能够进行数据库应用系统的需求分析和规划。
（2）了解数据库应用系统的设计流程和方法，能够进行数据库应用系统的总体设计。
2、数据库设计及实现（1）熟练掌握数据库设计的方法和技术，能够进行数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。
（2）掌握数据库实现的技术，包括数据库的创建、数据加载、存储过程和触发器的编写等。
3、数据库存储技术（1）了解数据库存储结构和存储方式，能够进行数据库存储的优化。
（2）掌握数据库备份和恢复的技术，能够制定合理的备份和恢复策略。
4、数据库运行与管理（1）掌握数据库性能优化的方法和技术，能够对数据库进行性能调优。
（2）熟悉数据库的安全管理机制，能够进行数据库的用户管理、权限管理和安全审计。
5、数据库新技术（1）了解数据库领域的新技术和发展趋势，如大数据、数据仓库、NoSQL 数据库等。
（2）能够将新技术应用到数据库应用系统的设计和开发中。
（二）信息安全工程师1、信息安全基础（1）了解信息安全的基本概念、原理和技术，包括密码学、网络安全、操作系统安全等。
嵌入式系统及应用——第1章 嵌入式系统概论
嵌入式系统的应用程序可以没有操作 系统直接在芯片上运行。 为了合理地调度多任务、利用系统资 源、系统函数以及和专家库函数接口， 用 户 必 须 自 行 选 配 RTOS （ Real － Time Operating System ）开发平台，这样才 能保证程序执行的实时性、可靠性，并 减少开发时间，保障软件质量。
课程的主要内容
• 嵌入式系统导论（概念、分类、发展 历程、特点、应用领域、发展趋势） • 嵌入式硬件系统（基本组成，嵌入式 微处理器，外围电路等） • 嵌入式软件系统（分类、特点、体系 结构、运行流程、操作系统、开发方 法） • 嵌入式系统领域的一些新动态和成果
教材
嵌入式系统原理及应用开发技术 （第2版），桑楠等，高教出版社，
（２）专用性强
嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系 统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进 行系统的移植。 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需 要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 同时针对不同的任务，往往需要对系统进 行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合， 这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的 概念。
• POSIX 1003.b定义 能够在限定响 应时间内提供所需水平服务的计算机 系统 • 一般性定义 一个实时系统是指计 算的正确性不仅取决于程序的逻辑正 确性，也取决于结果产生的时间：如 果系统的时间约束条件得不到满足， 将会发生系统出错。
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嵌入式微控制器（Micro Control Unit ）
典型代表有单片机，有8051、atmel的AVR、M3等
嵌入式DSP处理器
TI的TMS320C2K/C5K ，intel的MCS-296等
嵌入式片上系统（system on chip）
实现软硬件的无缝结合。典型的有Philips的smart XA，Motorola的M-Core等
HDU
嵌入式系统特点
嵌入到应用（产品设备）中的专用计算机系统 要点 嵌入性
满足应用体系的要求：物理，电气，成本等
专用性
软硬件剪裁性，满足应用的需求 可扩展性?
计算机系统
最小系统+ 外围接口电路
HDU
“嵌入”？
Embedded 植入的, 深入的, 内含的 计算机系统vs应用
嵌入式系统相比其他计算机系统，具有高稳定度、高可靠性的特点
航天、医疗、汽车 TV、Game、Cellphone?
具有嵌入式操作系统的单板计算机系统
?单片机应用系统，？32位嵌入式系统
HDU
嵌入式特点
嵌入式系统是以应用为中心和以计算机技术为基 础的，并且软硬件是可裁减的，能满足应用系统 对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严 格要求的专用计算机系统。 嵌入式=把微处理器嵌入各种电子设备内部，实 现设备的智能化。
嵌入式发展
HDU
嵌入式发展
HDU
嵌入式系统发展
HDU
3G网络发展
HDU
物联网发展
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器 等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连 接起来， 进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管 理的一种网络。基于网络技术、传感器技术、RFID技术与嵌入式技 术等
HDU
嵌入式技术概述
谢剑明 xiejianming2008@
内容安排
什么是嵌入式系统 嵌入式微处理器 嵌入式操作系统 嵌入式系统组成 嵌入式系统开发流程 嵌入式系统方面的机遇与挑战
HDU
嵌入式的发展
随着电子技术的发展，嵌入式系统已经广泛应用 到社会生活的各个领域，从工业控制、国防武器 到汽车电子，医疗卫生设备再到智能家居、日常 消费当中随处都可见它们的身影。
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智能家居系统
HDU
智能家居系统框架
server
ARM
用户界面
TCP/IP
ARM
温度传感 门口电机
烟雾传感 灯
光传感 其他
窗台电机
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嵌入式系统
成本？ 体积？ 功能？ 功耗？ 可靠性？
软件需要裁剪？ 硬件需要裁剪？
HDU
IEEE对嵌入式系统的定义
常用的定义 非通用计算机的计算机系统 IEEE对嵌入式系统的定义：
HDU
嵌入ห้องสมุดไป่ตู้系统具有的产品特征
面向用户、面向产品、面向应用 升级换代也是和具体产品同步 ,具有较长的生命 周期 软件和硬件结合紧密 嵌入式处理器的发展也体现出稳定性 普通处理器18月 嵌入式处理器8~10年 （工业）
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嵌入式系统软件的特征
软件要求固态化存储 软件代码高质量、高可靠性 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标 准化道路的基础
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MIPS
MIPS CPU是一种RISC结构的CPU，MIPS起源于一个学 术研究项目，该项目的设计小组连同几个半导体厂商合伙 人希望能制造出芯片并拿到市场上去卖。结果是该结构得 到了工业领域内最大范围的具有影响力的制造商们的支持。 从生产专用集成电路核心(ASIC Cores)的厂家(LSI Logic,Toshiba, Philips, NEC)到生产低成本CPU的厂家 (NEC, Toshiba,和IDT),从低端64位处理器生产厂家 (IDT, NKK, NEC)到高端64位处理器生产厂家(NEC, Toshiba和IDT)。 1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了 MIPS计算机公司。 1998年，MIPS脱离SGI，成为 MIPS技术公司。MIPS技术公司是一家设计制造高性能、 高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理 器方面占有重要地位。
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嵌入式系统的硬件组成
电源模块 外围电路 微处理器 MPU 复位 外设 USB LCD 键盘 其他
HDU
Flash
时钟模块
RAM
ROM
嵌入式微处理器
PewerPC MIPS DSP
ARM
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嵌入式微处理器-POWERPC
Powerpc简介： PowerPC是由苹果（Apple）公司和IMB以及早期的 Motorola（现在的飞思卡尔半导体）组成的联盟（简称 为AIM）共同设计的微处理器架构，以对抗在市场上占有 压倒优势的x86处理器。 PowerPC是一种RISC指令体系结构。PowerPC 体系结 构规范（PowerPC Architecture Specification）发布 于 1993 年，它是一个 64 位规范 ( 也包含 32 位子集 )。 几乎所有常规可用的 PowerPC（除了新型号 IBM RS/6000 和所有 IBM pSeries 高端服务器）都是 32 位的。 PowerPC有着广泛应用，从高端服务器CPU到嵌入式 CPU，PowerPc在全球通信市场上处于无可争议的领袖地 位。
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嵌入式系统定义与组成
以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用 系统对功能、可靠性、性能、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机 系统。
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嵌入式系统的分类
基于硬件的分类 嵌入式微处理器（Micro Processor Unit）
主要的处理器类型有Power PC 、ARM 、68k、 MIPS等
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MIPS
MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出 R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位 商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000(于1994年)、R10000( 于1996年)和R12000(于1997年)等型号。随后，MIPS公司的战略 发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布 MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。 新的架构集成了所有原来NIPS指令集，并且增加了许多更强大的功 能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核 (core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000 年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。 注意： MIPS有两种含义，上文中的MIPS是Microprocessor without Interlocked Pipe Stages的缩写，即无互锁流水线级的微处理机， 它是一个科研项目的名称；MIPS在计算机科学里还有Million Instructions Per Second，即每秒执行百万(条)指令数，是衡量计 算机速度的一个重要指标。
译为：嵌入式系统是一种可以植入了软件的计算机硬件为重要组成部分的系统。
嵌入式系统是在硬件和软件功能比PC受到限制的系统
硬件受限:性能、功耗、存储器、其他硬件功能 软件受限：应用程序、没有OS、层次少
嵌入式系统是专用的计算机系统
PDA？Cell Phone? Digital TV? MP4?
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嵌入式系统应用
HDU
嵌入式系统应用
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嵌入式系统发展
20世纪70年代，世界上第一款微处理器 intel4004诞生。计算机发生了历史性的变化。 嵌入式系统的发展历程 无操作系统阶段 简单实时系统阶段 实时多任务操作系统阶段 面向移动互联网阶段
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嵌入式发展
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HDU
嵌入式微处理器-POWERPC
Powerpc的技术特点： PowerPC架构具有以下特点： 32 个 integer / float registers 组。32 个general-purpose registers(GPRS) 存放整型数据，用于 integer 运算指令。32 个 float-pointer registers(FPRS) 存放浮点数据，用于 float 运算指 令； 指令 load/store 在 GPRS 与 FPRS 之间存取数据； 统一定长的精简指令格式易于实现超标量流行线； 最多支持 4 个operands，运算结果典型存放在 first operand； IEEE-754 标准浮点数，单精度(single-float)和双精度(doublefloat)指令运算； PowerPC 架构允许实现某一功能为特定的硬件平台； 用户层指令的存取缺省在 caches 执行。特殊指令跨越 caches 存取； 支持 big-endian 和 little-endian 模式； 支持 64-bit 地址模式；
Embedded system is a kind of device used to control, monitor or assist the operation of equipment, machinery or plant. “控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”
再看Raj Karmal在他的“Embedded System Architecture Programming and Design”一书中的定义“An Embedded System can be defined as one that has computer hardware with software embedded in it as one of its most important components”