嵌入式处理器分类
嵌入式微处理器的组成
嵌入式微处理器的组成嵌入式微处理器是一种特殊的微处理器，它通常被嵌入到各种设备中，例如家用电器、汽车、工业机器人等。
由于其小巧、低功耗和高性能等特点，嵌入式微处理器在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
本文将介绍嵌入式微处理器的组成，包括CPU、内存、外设等方面。
一、CPUCPU是嵌入式微处理器的核心部件，负责处理各种指令和数据。
与桌面计算机的CPU相比，嵌入式微处理器的CPU通常采用更小、更简单的设计。
它们通常具有低功耗、高效率、可靠性和安全性等特点。
嵌入式微处理器的CPU可以分为两类：RISC和CISC。
RISC （Reduced Instruction Set Computer）指令集计算机采用较少的指令，每个指令执行的操作都比较简单，因此它们的指令执行速度较快。
CISC（Complex Instruction Set Computer）指令集计算机则采用较多的指令，每个指令可以执行更复杂的操作，但执行速度较慢。
目前，大多数嵌入式微处理器采用RISC架构。
二、内存内存是嵌入式微处理器的另一个重要组成部分。
它通常被用来存储程序代码和数据。
嵌入式微处理器的内存可以分为两类：ROM和RAM。
ROM（Read-Only Memory）只能读取，不能写入。
它通常被用来存储程序代码和常量数据，例如设备的固件。
ROM的优点是可靠性高，但缺点是无法修改，需要重新烧录才能更新。
RAM（Random Access Memory）可以读取和写入。
它通常被用来存储临时数据和变量。
RAM的优点是灵活性高，但缺点是可靠性低，需要电源供应才能保持数据。
除了ROM和RAM，嵌入式微处理器还可以使用闪存、EEPROM等非易失性存储器。
它们可以在断电或重启后保持数据，因此适合存储一些需要长期保存的数据。
三、外设外设是嵌入式微处理器的另一个重要组成部分。
它们可以为嵌入式系统提供各种功能和接口。
嵌入式微处理器的外设可以分为以下几类：1.输入输出接口：包括GPIO（General Purpose Input/Output）、UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。
嵌入式处理器分类及选型
来源: Microdesign Resources
2001年嵌入式芯片市场份额 市场份额
ARM
MIPS Hitachi SH PowerPC Others
74.6 %
11.5% 8.3% 4.3% 1.3%
以上数据来自andrew Allision的报告。
芯片选型
处理器功能满足需求，取决于片上资源 价格便宜 速度够快
功耗够低
生产方便 供货持久，取决于供应商 开发容易，取决于开发工具
AMD186
ARM
AT91xx、S3C4510、EP7312
MIPS
CPU32
…… 流行体系结构有30几个系列
1999年嵌入式芯片市场情况
PowerPC 3% x86 7% Hitachi SH 9% i960 2%
SPARC 1%
ARM 38%
MIPS 15% 68K/Coldfire 25%
嵌入式处理器分类及选型
处理器分类
数据处理能力 8 位
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
16 位
AT91xx
32 位
AMD186、S3C45xx、PowerPC、ColdFire
处理器分类
性能、功能、应用领域 微控制器 MCU
8051、M68HC05、PIC12Cxx、AT90xx
微处理器MPU
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，在功能上和标准微 处理器基本相同。 电路板包含ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件。 嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上， 称为单板计算机，如PC104等。
嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、ColdFire、 Power PC、MIPS、ARM系列等。
ARM嵌入式系统复习题
嵌入式系统复习题一、简答题1、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）。
2、广泛使用的三种类型的操作系统？多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。
3、什么是RISC？什么是CISC？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。
4、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5、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。
6、ARM7TDMI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。
7、ARM处理器模式和ARM处理器状态有什么区别？ARM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。
ARM处理器状态指ARM状态和Thumb状态ARM两种处理器状态下均有上述7种模式。
8、ARM7TDMI内部寄存器特点？分别为31个通用32位寄存器和6个状态寄存器。
它们不能在同一使劲同时被访问，对其的访问取决于处理器状态和处理器模式。
9、ARM7TDMI有几种寻址方式？寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。
10、ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？R13：堆栈指针，用于保存堆栈的出入口处地址、保存待使用寄存器的内容R14：连接寄存器，当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址；其他时候作为通用寄存器。
嵌入式系统的分类
嵌入式系统的分类1、以硬件划分1.1嵌入式微控制器(Microcontrol lerUnit，也称MCU)单片机就属于嵌入式微控制器，单片机机心由ROM(或EPROM)、总线、总线逻辑、定时器(或计数器)、Watch Dog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等组成，它属于单片式设计，体积小、功耗低、成本小、可靠性高的特点，该类型的品种、数量都是最多的，目前嵌入式系统中，MCU在70年代就已经研制出来，但由于以上的特点，直到现在，它依然占有70%的市场份额。
1.2嵌入式微处理器(MicroProcessor Unit，又称MPU)嵌入式微处理器是根据计算机的CPU演变来的，然而与计算机处理器不同的是，它要求性能高、功耗低、体积小、成本小、重量轻、可靠性高的特点，以满足嵌入式环境下的特殊需求，如ARM系列广泛应用于手机终端，PowerPC系列广泛应用于航空系统。
1.3嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，又称EDSP)DSP的算法理论在70年代就已经出现，那时还没有专门的DSP 处理器，只能用MPU的分立元件实现，然而处理的速度无法满足DSP算法要求，1982年，首枚DSP处理器诞生，它是专门用于处理信号的处理器，以信号处理的特殊要求在系统结构处理、算法上进行专门设计的处理器，它具有很高的编译效果与执行速度的功能。
80年代中期，诞生出基于CMOS工艺的DSP处理器，它的储容量和运算速度与前代相比都有飞跃性的提高、现在随着DSP处理器的不断发展，它的集成度更高、应用范围更广。
1.4嵌入片上系统(SystemOnChip，又称SOC)嵌入片上系统追求包容性最强的集成器件，它使现了软硬件无缝结合，在处理器片上直接嵌入操作系统的代码模块，因此具有很高的综合性。
使用SOC，SOC一般是专用的芯片，它具有系统简洁、体积小、功耗小、可靠性高、生产效率高的特点。
嵌入式处理器
嵌入式处理器子系统
嵌入式系统适用的处理器包括通用微处理 器、嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、 DSP等，有时还可以使用可编程逻辑器件 （FPGA或CPLD等）作为内核处理单元。
通用微处理器
相似处
对外的接口：各类总线及辅助电路接口 处理功能：近似的指令功能分类
不同特征
指令系统中指令的个数：如浮点功能的有/无 指令的形式：精简指令集计算机（RISC）和复杂指 令集计算机（CISC） 处理器的结构设计：如流水线结构 处理器的工艺和应用指标：如工作的温度条件等
Microchip系列嵌入式控制器
高性能、低价格、小包装，广泛应用于消 费者市场、计算机外设、办公室自动化、 自动控制系统安全、无线电通信应用。 PIC16C5X 12位编程字 PIC16CXXX 14位编程字 PIC17CXXX 16位编程字 PIC18CXXX 增强的16位编程字 PIC12CXXX 8管脚12位/14位的编程字
PIC18CXXX 16位结构系列
结合模数转换器的高性能、CMOS、全静 态的16位MCU。 采用高级RISC结构。 Harvard结构。
Philips LPC嵌入式控制器系列
51LPC系列OTP嵌入式微控制器与80C51 系列兼容；时钟频率可高达20MHz。 20个引脚，I/O端口功能丰富。
Philips LPC主要性能和特点
嵌入式微处理器
特点：
需要扩展。一般需要大量的外围电路，包括存储器 和I/O接口电路 处理能力一般大于微控制器：大量的芯片面积集成 了处理器内核，具有较高时钟频率和较宽的字长 寻址能力大于微控制器 一般适合于高端应用 型号多 通用性强
ARM、Atmel、Intel、Motorola、National Semiconductors等公司
嵌入式处理器的分类
行DSP算法，因而能够对离散时间信号进行极快的处理计算，提高了编 译效率和执行速度。
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3. 嵌入式DSP（Distal Signal Processor）
• 在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，嵌入式 DSP获得了大规模的应用。
• SOC最大的特点就是成功实现了软、硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入式操作系统 的代码模块，满足了单片系统要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压和低 功耗等指标。
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４.嵌入式片上系统（System on Chip）
• 目前比较典型的几款SoC产品包括Simens的TriCore、Philips的Smart XA、Motorola 的M-Core、某此ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
• Introduced in1874 • 8-bit architecture • Still used in some
micorcontroller applications!
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
• 与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减少，从而使功耗和成本降低，可 靠性提高。
嵌入式处理器的分类
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学习内容
1. 嵌入式微控制器（MCU） 2. 嵌入式微处理器（MPU） 3. 嵌入式DSP处理器（DSP） 4. 嵌入式片上系统（SOC）
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嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器
嵌入理器 （DSP）
嵌入式片上系统 （SoC）
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。
现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，下面yjbys店铺为大家准备了关于嵌入式处理器的分类，欢迎阅读。
1、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器的基础是通用CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应应用有关的母板功能，这样可以大幅度减少系统体积和功耗。
为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点，但是设计中需外加ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。
嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一片芯片中。
嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，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、脉冲调制输出、A/D、D/A、Flash等各种必要功能和外设。
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，故称为微控制器。
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的`通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等。
3、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度快。
浅谈几种常见的嵌入式处理器比较分析
浅谈几种常见的嵌入式处理器比较分析嵌入式处理器是一种专门用于控制设备的微处理器。
在嵌入式系统中，处理器应当尽可能地节约资源，以达到低功耗和低成本的目的。
常见的嵌入式处理器有ARM、AVR、PIC、MSP等，下文将从性能、功耗、可扩展性、开发环境等方面对它们进行比较分析。
ARMARM架构的处理器广泛应用于手机、平板电脑、数字电视、音乐播放器等消费类电子设备上。
ARM的主要特点是采用精简指令集（Reduced Instruction Set Computing, RISC）的架构，具有高性能、低成本、低功耗等特点，因此广泛应用于电子设备。
ARM还有一个优势，就是它的生态系统完善。
有很多公司提供已经调试好的ARM件和软件，使得嵌入式系统的开发变得更加容易。
AVRAVR是一款基于Harvard架构的嵌入式处理器，主要由Atmel公司开发。
AVR 处理器具有低功耗，可扩展性和良好稳定性等特点。
AVR固件可以轻松地配置和建立基于Arduino板的嵌入式系统，还支持多种编程语言，如C、C++ 和Assembly等。
AVR的缺点是易于受到高噪音电磁干扰的影响。
PICPIC是一款以Harvard架构为基础，由微芯科技公司开发的嵌入式微处理器。
与ARM架构不同，PIC采用复杂指令集（Complex Instruction Set Computing，CISC）架构，具有较高的代码密度，可以减少程序代码和ROM存储器的使用量。
另外，PIC具有低成本和高可扩展性，可作为家庭电器及电子设备的处理单元。
需要注意的是，由于PIC占用的存储器较小，其处理速度也相对较慢。
MSPMSP是美国德州仪器（TI）公司推出的一种嵌入式微控制器。
与ARM、AVR等相比，MSP的功耗更低，整体成本也更为便宜。
MSP具有高度可扩展性，开发者可以选择不同的内存、硬件和引脚，以满足各种应用的需求。
MSP还可以使用MSP430Ware套件，使开发人员更容易地开发出嵌入式系统。
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嵌入式处理器
从面向特定功能的专用化分类:
通用处理器
⏹一种可用于不同类型应用的可编程器件
☐所谓的微处理器（microprocessor）
⏹特性
☐程序存储器
☐通用的数据路径和通用ALU
⏹应用优势
☐上市时间和NRE成本较低
☐灵活性高
⏹X86系列处理器是最著名通用处理器
专用处理器
⏹对某一特定类型的应用进行优化的可编程处理器
☐介于通用处理器和单用途处理器之间
⏹特性
☐程序存储器
☐优化的数据路径
☐特殊的功能单元
⏹优点
☐可以保证良好的性能、功率和大小的情况下，提供更大的灵活性
⏹缺点：
☐需要昂贵的NRE成本来建立处理器本身及其编译器，例如DSP
单用途处理器
⏹用于执行特定程序的数字电路
☐协处理器（coprocessor），加速器（accelerator）及外设（peripheral）
⏹特性
☐只包含执行单一程序的所需的部件
☐没有程序存储器
⏹优点
☐执行速度快
☐低功耗
☐体积小
⏹缺点：
☐设计时间与NRE成本可能较高，灵活性较低，
⏹从处理器的架构上分为
⏹CISC和RISC
⏹CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）
⏹具有大量的指令和寻址方式，指令长度可变
⏹8/2原则：80%的程序只使用20%的指令
⏹大多数程序只使用少量的指令就能够运行。
⏹RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) ⏹只包含最有用的指令，指令长度固定
⏹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。