嵌入式系统嵌入式系统什么是嵌入式计算机什么是嵌入式计算机从产品的角度看嵌入式背景：计算机系统的三大应用领背景：计算机系统的三大应用领域域 服务器服务器 目标：目标： 可用性可用性 可扩展性可扩展性 有效带宽有效带宽 利润最大的市场利润最大的市场 包括大型机、超级计算机等包括大型机、超级计算机等 桌面桌面 办公等用途办公等用途 最广阔的市场最广阔的市场 包括台式机，笔记本包括台式机，笔记本 嵌入式嵌入式 非计算机形态非计算机形态 潜力最大的市场潜力最大的市场 以往计算机分类：以往计算机分类： 大型计算机、中型机、小型机大型计算机、中型机、小型机和微计算机和微计算机 目前计算机分类：目前计算机分类： 超级计算机，大型计算机、工超级计算机，大型计算机、工作站、微计算机、亚微计算机作站、微计算机、亚微计算机亚微计算机亚微计算机( (嵌入式计算机嵌入式计算机) ) 是以嵌是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中置、产品和系统中动力动力计算机硬件发展危机VLSIVLSI发展到发展到ULSI/GSIULSI/GSI主频瓶颈主频瓶颈3.8G3.8G技术上两条出路提高片内核的数量提高片内核的数量 发展到多核发展到多核集成外围电路到处理器中集成外围电路到处理器中 发展到发展到SOCSOC（系统芯片，（系统芯片，systemonchipsystemonchip）产业上的出路PCPC市场有没有出路，来源于对多核计算机的需市场有没有出路，来源于对多核计算机的需求求将成熟的将成熟的3232位计算机技术融合（嵌入）到非位计算机技术融合（嵌入）到非PCPC产品中产品中使用计算机网络技术取代通讯使用计算机网络技术取代通讯计算机系统的创新：多核计算机系统的创新：多核 20062006年突然推出双核，年底到四核年突然推出双核，年底到四核 20062006年年Q4Q4英特尔内部已有英特尔内部已有1616核处理器核处理器 20072007年年2 2月英特尔展示了月英特尔展示了8080核计算机核计算机 20082008年年1010月，英特尔展示月，英特尔展示3232硬核硬核128128逻辑核的逻辑核的larlabeelarlabee 市场对多核反应冷淡市场对多核反应冷淡 技术准备不足技术准备不足 多处理器技术长期以来针对服务区多处理器技术长期以来针对服务区 并行计算技术针对科学计算并行计算技术针对科学计算 实际难点多实际难点多 应用软件，事务处理如何使用多核？应用软件，事务处理如何使用多核？ 系统软件对多核的支持不足系统软件对多核的支持不足 软件开发对多核支持不足软件开发对多核支持不足 机会与挑战并存机会与挑战并存计算机系统的创新：桌面计算机计算机系统的创新：桌面计算机平板计算机个人电脑ModBook 平板电脑Toshiba平板电脑ClickStart My First ComputerViewsonic无线遥控平板 人人电脑计划(OLPC)双屏幕笔记本电脑计算机系统的创新：计算机系统的创新：UMPC Ultra-MobilePCUltra-MobilePC 小巧的体积可以使小巧的体积可以使UMPCUMPC轻轻松放到书包里面，随身携带松放到书包里面，随身携带 UMPCUMPC外形设计新潮，集成外形设计新潮，集成各种附加功能，一般有网络、各种附加功能，一般有网络、GPSGPS、键盘或屏幕手写等模、键盘或屏幕手写等模块。块。 netbooknetbookHTC Athena 大同UMPCoQoSony嵌入式系统嵌入式系统移动终端UMPCUMPC，PDAPDA，手机，移动电子书以及电子词，手机，移动电子书以及电子词典典信息家电智能冰箱、洗衣机、智能空调、数字电视、微智能冰箱、洗衣机、智能空调、数字电视、微波炉、无线家庭网关、数码相机与数码摄像机、波炉、无线家庭网关、数码相机与数码摄像机、游戏机游戏机汽车电子车载、车控车载、车控智能仪器仪表通讯设备其他嵌入式系统：嵌入式系统：PDA 个人信息助理个人信息助理 掌上电脑掌上电脑PDA 手机 + GPS 导航 Dopod U1000，且支持SkyPEMap-Star的GPS定位设备华硕GPS导航器SONY GPS导航器Nokia 6110 四频 HSDPA / GPS 导航器嵌入式系统：手机嵌入式系统：手机普通手机智能手机与与PDAPDA结合结合网络手机gphonegphone韩国电信手机/电视遥控器二合一产品SonyEricsson超小型手机电超小型手机电脑手机放在底座上成为电脑脑手机放在底座上成为电脑Nokia手机户外音响内置 DVB-H 移动电视手机嵌入式系统：嵌入式系统：PMPiLuv可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反Sony家用影音综合设备XtremeMac开发的iPod音箱IPEVO支持Skype电话Nike的 iPod 帽Meizu M8Ipod nanoArchos带Wifi的704 Portable Media PlayerPortable Media Player嵌入式系统：办公用品嵌入式系统：办公用品 录音笔录音笔 FLYFLY数字笔数字笔 能能“看懂看懂”在专用纸上所写的内容在专用纸上所写的内容 能能“阅读阅读”写作和纠正语法错误写作和纠正语法错误 完成简单的算术运算完成简单的算术运算 将英文互相翻译成西班牙文等将英文互相翻译成西班牙文等 GeniusGenius数字便笺数字便笺 存储存储100100页便笺页便笺 2000LPI2000LPI分辨率分辨率 32MB32MB板载内存板载内存 可通过可通过USBUSB连接电脑连接电脑 笔迹识别软件笔迹识别软件 PolymerVisionPolymerVision手机书手机书 使用可卷电子纸的电子书阅读器使用可卷电子纸的电子书阅读器嵌入式系统：手表嵌入式系统：手表 MartinFreyMartinFrey手表手表 日程表日程表 和手机联动和手机联动 获取网络连接和获取网络连接和GPSGPS定位信息定位信息 手表手机：手表手机：M300M300 1 1英寸的显示屏英寸的显示屏 USBUSB接口接口 可播放音乐可播放音乐 支持蓝牙支持蓝牙 NikeNike的的Speed+Speed+手表手表 结合结合 iPodiPod和运动计测和运动计测 韩国防性罪犯的电子手镯韩国防性罪犯的电子手镯 可追踪罪犯的定位和坐标可追踪罪犯的定位和坐标 爱国者视频爱国者视频MP4MP4手表手表嵌入式系统：运动玩具游戏嵌入式系统：运动玩具游戏 GTXGTX公司定位的运动跑鞋公司定位的运动跑鞋 内置的内置的GPSGPS接收器和可充电电池接收器和可充电电池 遥控蜻蜓遥控蜻蜓 次世代三大主流次世代三大主流 三款主机三款主机Xbox360Xbox360，WIIWII，PS3PS3GameCube XboX360PS3Wii, 手柄, 手套, 枪嵌入式系统：摄像器材嵌入式系统：摄像器材数码相机DV智能家电智能家电智能冰箱（有时称为网络冰箱）在冰箱内部装有摄像头、在冰箱内部装有摄像头、RFIDRFID接收器或者条码接收器或者条码扫描器扫描器可以通过这些设备采集冰箱内部存货的信息，可以通过这些设备采集冰箱内部存货的信息，并通过网络进行传输信息并通过网络进行传输信息对冰箱的温度控制对冰箱的温度控制韩国一家公司的韩国一家公司的“网络冰箱网络冰箱”，门上有一个，门上有一个1515英寸液晶显示器，用户可以通过冰箱上网、打英寸液晶显示器，用户可以通过冰箱上网、打可视电话和观看影片可视电话和观看影片 网络微波炉、网络电饭煲、网络空调等家电功能现对简单，可以通过网络下载食谱，可以功能现对简单，可以通过网络下载食谱，可以通过网络进行控制通过网络进行控制嵌入式系统：智能家居嵌入式系统：智能家居智能家具智能家电Roto-Rooter公司马桶组合笔记本/ipod/冰箱/Xbox360/健身高科技的捕鼠器遮断红外线光束掉下笼子DangerBomb 闹钟 不起床就爆炸啰配备电子食谱的锅铲coo.boo智能型垃圾桶 i.Master浙江大学显示营养智能果汁机浙江大学产品创新中心的智能割浙江大学产品创新中心的智能割草机草机主要特点主要特点l 通过显示屏显示榨出的果汁通过显示屏显示榨出的果汁的主要营养成分的主要营养成分l 根据水果的软硬程度自动调根据水果的软硬程度自动调整转速，最大程度保存营养成分整转速，最大程度保存营养成分l 联网实时更新程序，享受科联网实时更新程序，享受科技的进步，不会贬值的果汁机技的进步，不会贬值的果汁机l 根据不断变化的个人特点给根据不断变化的个人特点给与实时的营养建议与实时的营养建议智智能能营营养养果果汁汁机机嵌入式系统：多媒体终端嵌入式系统：多媒体终端IP电话视频会议可视电话基于视频电话的小型视频会议系统(MCU) 语音识别电话基于H.323协议族的网络视频电话嵌入式系统：家庭音响嵌入式系统：家庭音响引入计算机技术的音响配备B&O与Core 2 Duo的P.Guerra家庭影院Sonos ZP80无线音响LG HD DVD/蓝光播放器Motorola支持M卡的 HD DVR 录像机iPhone嵌入式系统：电视嵌入式系统：电视高清电视数字电视立体显示技术LG内置数字录像机的 LCD TVAppleTV:Intel Pentium M 1.0 GHz 2MB of L2 高速缓存nVidia G72M 显示卡 64MB DDR2 内存内置的 40GB 硬盘播放 iTunes能输出 1080p 高画质影像的 iPod Dock数字电视机顶盒家庭相册远程宠物喂养器远程观看到宠物的行动远程观看到宠物的行动跟它对话跟它对话远程喂养宠物远程喂养宠物嵌入式系统：通讯设备嵌入式系统：通讯设备有计算机能力的各种通讯设备路由器/交换机/防火墙等Buffalo 路由器 / USB 网卡套装VPN产品产品千兆网关防火墙千兆网关防火墙 嵌入式系统：仪器仪表嵌入式系统：仪器仪表pDCG (动态心电图仪)p便携式多参数监护仪p中医指套传感器脉象虚拟仪器p推拿手法测试仪p电动机故障状态监测保护系统 监控仪手持仪嵌入式系统：交通相关嵌入式系统：交通相关汽车电子处理器个数可达三位数处理器个数可达三位数车载车载 娱乐，定位等娱乐，定位等车控车控 ABSABS、EBDEBD等等其他中国版月球车汽车立体声音响HD Radio扩展包 改装遮阳板 DVD / TV / MP3嵌入式系统：军工嵌入式系统：军工武器控制系统数字化单兵系统有苛刻要求有苛刻要求 尺寸和重量尺寸和重量 功率消耗功率消耗 震动和冲击震动和冲击 温度和湿度温度和湿度21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统夜视扫描、全球定位、指挥通信嵌入式系统：新兴硬件嵌入式系统：新兴硬件GPS/蓝牙双拼模块芯片龙芯2号增强型处理器芯片Intel 八十核心处理器2007年2月服用的 RFID 芯片 Intel Tolapai计划要把南北桥做在芯片中AMD Swift已经集成了北桥、CPU、显卡嵌入式系统案例分析：嵌入式视频服务器嵌入式系统案例分析：嵌入式视频服务器p无需使用完整的计算机p需要的功能分析n音视频采集，压缩n网络功能n存储n硬件系统n处理器n存储器n外存n采集设备n网卡n软件系统n视频采集、压缩、传输n网络交互嵌入式系统应用案例分析：智能家电集成嵌入式系统应用案例分析：智能家电集成数数数数字字字字化化化化家家家家庭庭庭庭嵌入式系统应用案例分析：网络产品集成嵌入式系统应用案例分析：网络产品集成信息化社会信息化社会信息化社会信息化社会CCID数据数据 20002000年嵌入式软件市场规模为年嵌入式软件市场规模为70.3370.33亿元亿元 20012001年为年为95.4395.43亿元亿元 20022002年年118.56118.56亿元亿元 20022002年中国软件市场为年中国软件市场为345.0345.0亿元，嵌入式软件约占软件总市场的亿元，嵌入式软件约占软件总市场的34.3734.37。 20032003年嵌入式软件市场中国市场规模达到年嵌入式软件市场中国市场规模达到188188亿元亿元 20042004年，年， 673.62673.62亿元亿元 软件统计数据为：软件统计数据为： 套装软件共计套装软件共计478478亿元，为具有独立产品形态的软件。亿元，为具有独立产品形态的软件。 其中包括系统软件其中包括系统软件8989亿元（操作系统亿元（操作系统44.1944.19亿元、数据库管理系统亿元、数据库管理系统20.0620.06亿元、支撑软件亿元、支撑软件25.7125.71亿元）、亿元）、 中间件软件中间件软件6.986.98亿元、亿元、 应用软件应用软件304.53304.53亿元（包括通用应用软件（安全软件、办公软件、管理软件、游戏软件、亿元（包括通用应用软件（安全软件、办公软件、管理软件、游戏软件、教育软件等）与行业应用软件（金融、电信、政府等）、教育软件等）与行业应用软件（金融、电信、政府等）、 嵌入式软件（嵌入式软件（673.62673.62亿元）亿元） 另外软件服务（另外软件服务（937.48937.48亿元）：除生产产品化软件之外的所有的软件研发及相关活亿元）：除生产产品化软件之外的所有的软件研发及相关活动，包括系统集成、软件外包、咨询、数据加工和处理等动，包括系统集成、软件外包、咨询、数据加工和处理等 20052005年，年，1061.41061.4亿元亿元 20052005年，中国嵌入式软件产业在整个软件产业中的比重已经接近年，中国嵌入式软件产业在整个软件产业中的比重已经接近40%,40%,占全球嵌入占全球嵌入式软件产业的比重已经提升到式软件产业的比重已经提升到4.8%4.8%嵌入式系统是一种技术，应用技嵌入式系统是一种技术，应用技术术以实现产业产品为目的嵌入式产品任何包含一个或多个专用或者通用计算机部件任何包含一个或多个专用或者通用计算机部件的电子设备的电子设备不以计算机形态出现不以计算机形态出现将计算机将计算机”嵌入嵌入嵌入嵌入“在电子设备内在电子设备内能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体广义广义:任何一个非计算机的计算系统任何一个非计算机的计算系统嵌入式系统必要条件嵌入式系统必要条件有处理器计算机五大部件计算机五大部件 运算器，控制器合称处理器运算器，控制器合称处理器 存储器存储器 输入输出输入输出如果只有存储器、输入输出，不能认为是嵌入如果只有存储器、输入输出，不能认为是嵌入式系统式系统 不能执行计算机最基础的功能不能执行计算机最基础的功能常用32位处理器价格与单片机接近价格与单片机接近性能高性能高网络支持能力强网络支持能力强嵌入式产品硬件特征嵌入式产品硬件特征通常由嵌入式处理器、嵌入式外围设备组成高集成度逐步形成单芯片解决方案逐步形成单芯片解决方案 系统芯片系统芯片 (SOC)(SOC)定制性面向用户面向用户面向产品面向产品面向应用面向应用 解决方案不唯一不可垄断的高度分散的工业，候选器件太多不可垄断的高度分散的工业，候选器件太多而而PCPC由由WINTELWINTEL（windowwindow，intelintel）垄断）垄断嵌入式系统硬件嵌入式系统硬件嵌入式产品软件特征嵌入式产品软件特征包括嵌入式操作系统和嵌入式应用软件、开发工具软件要求固态化存储稳定性要求高软件代码高质量、高可靠性软件代码高质量、高可靠性可能无系统软件软硬件紧密结合，协同开发其他可能有的要求其他可能有的要求实时性强功耗低支持升级软件和硬件结合紧密软件和硬件结合紧密 由于定制，可能无硬盘，无通用操作系统由于定制，可能无硬盘，无通用操作系统 产品升级换代困难产品升级换代困难 和硬件同步升级和硬件同步升级具有较长的生命周期具有较长的生命周期定义定义微软在2002年将嵌入式系统定义为完成某一特定功能、或是使用某一特定嵌入式应用软件的计算机或计算装置。英国电机工程师学会的定义:“嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工厂操作的装置或甚至工厂操作的装置”通常执行特定功能通常执行特定功能以微电脑和外围构成核心以微电脑和外围构成核心严格的时序和稳定性要求严格的时序和稳定性要求全自动操作循环全自动操作循环精确定义:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬以应用为中心、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、成件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统互联网企业蚕食嵌入式互联网企业蚕食嵌入式Google手机发布手机发布T-MobileG1硬件硬件 高通高通MSM7201MSM7201处理器，处理器，GPSGPS卫星导航、卫星导航、300300万万像素摄像头像素摄像头,3.17,3.17英寸触摸屏英寸触摸屏480x320480x320分辨率，分辨率，18GBMicroSD18GBMicroSD卡卡 支持支持WCDMA/HSPAWCDMA/HSPA网络，理论下载速率网络，理论下载速率7.2Mbps7.2Mbps；支持；支持Wi-FiWi-Fi软件软件 AndroidAndroid操作系统操作系统 各种谷歌的服务各种谷歌的服务 GmailGmail、GoogleMapsGoogleMaps、YouTubeYouTube、GoogleGoogle日历、日历、GoogleTalkGoogleTalk ChromeChrome精简版精简版 一键搜索一键搜索 AndroidMarketAndroidMarket下载，全免费下载，全免费 基于图片的导航软件基于图片的导航软件“BreadCrumbz”BreadCrumbz” 用手机唱卡拉用手机唱卡拉OKOK的软件的软件“TuneWiki”TuneWiki”179179美元美元几个问题几个问题1、互联网企业进入手机领域2、手机未来是否就是计算机3、手机技术走势如何处理器作为发动机，让手机飞起处理器作为发动机，让手机飞起来来处理器发展趋势制造工艺发展到制造工艺发展到32nm32nm，实现小尺寸、微功耗和，实现小尺寸、微功耗和低成本低成本 需要计算能力，提供精巧的多媒体人机界面需要计算能力，提供精巧的多媒体人机界面联网成为必然的趋势，芯片上集成联网成为必然的趋势，芯片上集成WifiWifi、WiMaxWiMax最新处理器ARM(16/32-bit),XScale(32-bit)ARM(16/32-bit),XScale(32-bit)VIAVIANanoNano(64-bit,5-25w)(64-bit,5-25w)IntelAtom(32-bit,0.6-2.5w)IntelAtom(32-bit,0.6-2.5w)本地+远程本地提供相对充足的计算能力本地提供相对充足的计算能力远程提供超级计算能力远程提供超级计算能力ScottMcNealy:Thenetworkisthecomputer.ScottMcNealy:Thenetworkisthecomputer.多核双核双核-多核多核-千核千核能耗是风阻，让手机飞行时间变能耗是风阻，让手机飞行时间变短短能耗是手机等移动终端所面临的一个重要问题是手机等移动终端所面临的一个重要问题解决方法硬件节能：低功耗设计、工艺硬件节能：低功耗设计、工艺软件节能：解决内存墙，动态调频，节能编译，软件节能：解决内存墙，动态调频，节能编译，节能调度节能调度提高电池容量提高电池容量燃料电池可能从根本上解决能耗问题其能量密度，理论上可为锂离子电池的五至十其能量密度，理论上可为锂离子电池的五至十倍以上倍以上补充供电燃料仅需数秒；补充供电燃料仅需数秒；最适合可携式微小型系统最适合可携式微小型系统 质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池 在室温下运作、体积小、重量轻、方便电池堆设计在室温下运作、体积小、重量轻、方便电池堆设计挑战：挑战： 小型化；小型化； 安全性安全性联网方式是飞行通道联网方式是飞行通道移动通信2G2G、2.5G2.5G3G3G WCDMAWCDMA CDMA2000CDMA2000 TD-SCDMATD-SCDMA中国造中国造 WiMAXWiMAX挑战巨大挑战巨大4G4G：无线接入技术802.15(802.15(无线个域网，无线个域网，WPAN)WPAN)802.11(802.11(无线局域网，无线局域网，WLAN)WLAN)802.16a/d(802.16a/d(无线固定接入，无线固定接入，FWA)FWA)802.20(802.20(宽带移动接入，宽带移动接入，WBMA)WBMA)发展方向带宽更大，至少保证流带宽更大，至少保证流畅视频畅视频安全性更高安全性更高多模手机多模手机存储扩容，资料丰富存储扩容，资料丰富器件器件 速度、容量增长速度、容量增长内存内存 基本可以运行桌面上的软件基本可以运行桌面上的软件外存外存 可以插拔可以插拔 网络存储网络存储 依托互联网依托互联网 本地存储基本的程序、数据；本地存储基本的程序、数据； 其他数据保存在网络存储中其他数据保存在网络存储中终端硬件终端硬件手机终端计算能力强计算能力强支持多种互联网和移动通支持多种互联网和移动通讯网络接入讯网络接入待机时间长待机时间长便携小尺寸便携小尺寸分类界限逐步模糊手机手机PDAPDAMID/PMPMID/PMPUMPCUMPC笔记本电脑笔记本电脑手机硬件与台式机无差别X86X86，大存储，大屏幕，大存储，大屏幕，人机设备人机设备手机嵌入式软件的需求变化手机嵌入式软件的需求变化1、实时性需求到底哪些嵌入式设备需要实时？到底哪些嵌入式设备需要实时？手机实时性手机实时性要求不高要求不高2、内核小小内存小内存vsvs大内存大内存3、处理器架构不一样ARMARM（RISCRISC架构）架构）vsvsatomatom（X86X86架构）架构）4、软件定制化定制化的软件定制化的软件vsvs可以随意安装卸载软件可以随意安装卸载软件5、基带芯片协议栈已经非常完备已经非常完备手机软件需要研究什么？手机嵌入式操作系统：手机嵌入式操作系统：No.No.有足够多的有足够多的解决方案了解决方案了手机支撑软件与应用软件：手机支撑软件与应用软件：从桌面移植从桌面移植手机终端软件架构手机终端软件架构传统手机软件:层次化架构BSPBSP 专业操作系统专业操作系统GUIGUI 定制应用软件定制应用软件手机软件革命：平台结构平台软件平台软件 封装手机操作系统、驱动、网封装手机操作系统、驱动、网络浏览器、络浏览器、GUIGUI 以以APIAPI形式提供应用开发者形式提供应用开发者应用软件应用软件 基于开放基于开放APIAPI开发的软件开发的软件 通过网络获取定制应用，人机通过网络获取定制应用，人机友好，用户下载友好，用户下载革了谁的命革了谁的命?网络化手机软件网络化手机软件计算机的网络化以前：单机为主以前：单机为主现在：必须在网，大部分工作依赖于网络现在：必须在网，大部分工作依赖于网络手机的网络化开机即在网开机即在网 连接移动通讯网连接移动通讯网启动计算机网络启动计算机网络手机手机= =移动网络终端移动网络终端在网的终端与非在网终端，软件上的差异性在哪里计算机计算机 单机操作系统单机操作系统网络操作系统网络操作系统手机手机 支持移动网的操作系统支持移动网的操作系统普通手机普通手机 支持协议栈的操作系统支持协议栈的操作系统 智能手机智能手机 网络化操作系统网络化操作系统网络手机网络手机WebOS应运而生应运而生WebOS基于网络（基于网络（WebWeb）的操作系统）的操作系统WeboperatingsystemWeboperatingsystem或者或者Web-basedWeb-basedOperatingSystemOperatingSystem内涵运行在浏览器中的虚拟运行在浏览器中的虚拟OSOS，是基于，是基于WebWeb的服务的服务的开放式集合的开放式集合提供了提供了WebOSAPIWebOSAPI，能够根据，能够根据WebOSAPIWebOSAPI进进行编程行编程能够在能够在WebOSWebOS中打开应用程序中打开应用程序外延用户通过浏览器运行基于用户通过浏览器运行基于WebWeb的在线应用的在线应用能实现能实现PCPC操作系统上的各种操作操作系统上的各种操作程序语言以程序语言以PHP,XML,JSPHP,XML,JS等等WebWeb语言为主，尽语言为主，尽可能消灭高级语言可能消灭高级语言Android是典型的WebOSWebOS是下一代手机软件平台吗是下一代手机软件平台吗？优点基于基于WebWeb的标准化程度很高，不同的程序和服务的标准化程度很高，不同的程序和服务能够方便的对接能够方便的对接无需下载，维护方便，软件升级扩展性好无需下载，维护方便，软件升级扩展性好免受病毒木马的骚扰，容易解决盗版问题，解决免受病毒木马的骚扰，容易解决盗版问题，解决了收费困难的问题了收费困难的问题可在不同浏览器、不同的可在不同浏览器、不同的OSOS上运行程序，甚至可上运行程序，甚至可以在其他的终端以在其他的终端缺点执行效率低执行效率低 机器码运行机器码运行osososos运行浏览器运行浏览器浏览器运行浏览器运行weboswebosweboswebos运行运行webservicewebservice 传统：机器码运行传统：机器码运行osososos运行运行 softwaresoftware网络依赖性过强网络依赖性过强 ，对网络要求高，对网络要求高WebOSWebOS本身开发难度大，本身开发难度大，js js调试困难，浏览器的调试困难，浏览器的兼容性差兼容性差隐私性：操作在网上，数据在服务器上隐私性：操作在网上，数据在服务器上个人观点WebOSWebOS使得一切工作都在线使得一切工作都在线WebOSWebOS是一种趋势、一种方向是一种趋势、一种方向Android/chrome都是一种都是一种WebOS Android: google phoneAndroid: google phone ChromeChrome：google browsergoogle browser 屏蔽底层屏蔽底层OS/OS/驱动驱动/GUI/GUI OSOS可以是可以是linuxlinux或其他或其他 驱动程序支持各种驱动程序支持各种BSPBSP GUIGUI可以是各类可以是各类 提供上层应用以提供上层应用以APIAPI 非非OSOS的的APIAPI 技术路线技术路线 LinuxLinux内核内核+apache+apache 运行机制运行机制 完全开放开源完全开放开源 遵循遵循Apache v2 LicenseApache v2 License 免费的商业性使用免费的商业性使用 软件服务提供商软件服务提供商 提供专业的提供专业的AndroidAndroid平台应用服平台应用服务务 手机开发厂商手机开发厂商 可以方便的基于可以方便的基于AndroidAndroid平台添平台添加个性化的应用和服务加个性化的应用和服务 收费收费 广告引擎广告引擎终端软件终端软件单点技术的研究热情逐步消退与台式机逐步融合平台化趋势明显在网要求越来越强嵌入式热点领域嵌入式热点领域日益增长的功能密度更高的可靠性保障灵活的网络连接分布式应用和移动应用多媒体信息处理更便捷的信息共享适应更加激烈的市场竞争嵌入式系统中的处理器嵌入式系统中的处理器1嵌入式系统中的处理器嵌入式系统中的处理器嵌入式系统的核心部件品种总量已经超过品种总量已经超过10001000多种多种每个月都有新产品每个月都有新产品出现出现流行体系结构有流行体系结构有三十三十几个系列几个系列80518051体系的占有多半体系的占有多半32,6432,64位微处理器是目前嵌入式系统的核心位微处理器是目前嵌入式系统的核心 主要硬件厂商包括主要硬件厂商包括IntelIntel，MotorolaMotorola，PhilipPhilip，AMDAMD等等2001年嵌入式系统国际会议年会JimTurley的报告中，统计得到PC的数量只占CPU总耗量的0.1%。 数字化产品上上 游游嵌入式系统软件平台嵌入式系统软件平台下下 游游芯片、硬件嵌入式操作系统嵌入式应用组件嵌入式开发环境2嵌入式计算机内核分类与综述嵌入式计算机内核分类与综述嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)嵌入式片上系统(SystemOnChip)嵌入式微处理器嵌入式微处理器(EMPU)通用通用通用通用计算机中的计算机中的CPUCPU 专门设计的电路板专门设计的电路板 只保留和嵌入式应用有关的母板功能只保留和嵌入式应用有关的母板功能 增强工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面增强工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面 功能与和工业控制计算机相似功能与和工业控制计算机相似 嵌入式处理器主要类型嵌入式处理器主要类型 Am186/88Am186/88 386EX386EX SC-400SC-400 PowerPCPowerPC 6800068000 MIPSMIPS ARMARM系列系列嵌入式微控制器嵌入式微控制器(MCU) 又称单片机又称单片机 以某一种微处理器内核为核心以某一种微处理器内核为核心 芯片内部集成芯片内部集成 ROM/EPROMROM/EPROM、RAMRAM、总线、总线逻辑、定时、总线、总线逻辑、定时/ /计数器、计数器、WatchDogWatchDog、I/OI/O、串行口、脉宽调制输出、串行口、脉宽调制输出、A/DA/D、D/AD/A、FlashRAMFlashRAM、EEPROMEEPROM等各种必要等各种必要功能和外设功能和外设 特点特点 单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高 代表性的通用系列代表性的通用系列 80518051、P51XAP51XA、MCS-251MCS-251、MCS-96/196/296MCS-96/196/296、C166/167C166/167、MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16、6830068300等。等。 半通用系列半通用系列 支持支持USBUSB接口的接口的MCU8XC930/931MCU8XC930/931、C540C540、C541C541；支持；支持I2CI2C、CAN-BusCAN-Bus、LCDLCD及众多专用及众多专用MCUMCU和兼容系列和兼容系列 占嵌入式系统约占嵌入式系统约7070的市场份额的市场份额嵌入式DSP处理器(EDSP) DSPDSP应用应用 数字信号处理数字信号处理 限时完成限时完成 DSPDSP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DSPDSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 在数字滤波、在数字滤波、FFTFFT、谱分析等方面、谱分析等方面DSPDSP算法正在大量进入嵌入式领域，算法正在大量进入嵌入式领域，DSPDSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSPDSP功能，过渡到采用功能，过渡到采用嵌入式嵌入式DSPDSP处理器。处理器。 代表性的产品代表性的产品 TexasInstrumentsTexasInstruments的的 TMS320TMS320系列系列 TMS320TMS320系列处理器包括用于控制的系列处理器包括用于控制的C2000C2000系列，移动通信的系列，移动通信的C5000C5000系列，以系列，以及性能更高的及性能更高的C6000C6000和和C8000C8000系列。系列。 MotorolaMotorola的的DSP56000DSP56000系列系列 DSP56000DSP56000目前已经发展成为目前已经发展成为DSP56000DSP56000，DSP56100DSP56100，DSP56200DSP56200和和DSP56300DSP56300等几个不同系列的处理器等几个不同系列的处理器嵌入式片上系统(SOC)在一个硅片上实现一个复杂的系统整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去应用系统电路板将变得很简洁SOC可以分为通用和专用两类。通用系列通用系列 Infineon(Siemens)Infineon(Siemens)的的TriCoreTriCore，MotorolaMotorola的的M-CoreM-Core，某些，某些ARMARM系列器件，系列器件，EchelonEchelon和和MotorolaMotorola联合研联合研制的制的NeuronNeuron芯片等。芯片等。专用专用SOCSOC一般专用于某个或某类系统中一般专用于某个或某类系统中 代表性的产品代表性的产品: :PhilipsPhilips的的SmartXASmartXA处理器位数处理器位数4位8位163264单片机型TMS1000COPS8048/49/508051/526801/04/05 Z88096/9768200ARM RISC COREMIPS 32 COREMIPS 64 CORE一般用途型400440408085 6809Z80 6502 68028086 8028680186 Z800080386 80486 68000/10/20/30/40Pentium II/III/IV/ ? /Core2duo嵌入式处理器应用产品4位遥控器 相机 防盗器 玩具 简易计量表等8位电视游戏机 空调 传真机 电话录音16位手机 摄象机 录象机 各种多媒体应用32位MODEM 掌上电脑 路由器 数码相机 GPRS 网络家庭64位高级工作站 新型电脑游戏机 各种多媒体应用嵌入式嵌入式CPU特点特点处理速度快或者相当I/O功能强功率损耗低实时响应快3维处理器发展前沿维处理器发展前沿 微处理器成为处理器的主流微处理器成为处理器的主流 研究热点研究热点 进一步提高单个微处理器的性能进一步提高单个微处理器的性能 全面提高计算机的系统性能：可用性，可维护性，可缩放性。全面提高计算机的系统性能：可用性，可维护性，可缩放性。 基于微处理器的多处理器体系结构。基于微处理器的多处理器体系结构。 多核多核 三维器件三维器件 背包背包SOCSOC 三维三维VLSIVLSI 光速极限问题光速极限问题 ICIC电路有极限：电路有极限： 线宽不能无限缩小；线宽不能无限缩小； 性能价格性能价格 +低功耗低功耗 新型器件新型器件 光计算机光计算机 分子计算机分子计算机 DNADNA计算机计算机Multicore3DChip主流处理器迅速在嵌入式领域得主流处理器迅速在嵌入式领域得到使用到使用 CISCCISC EIA: Embedded IA, EIA: Embedded IA, 工业控制工业控制 Multicore: ViiVMulticore: ViiV欢跃双核欢跃双核, ,用于数字用于数字电视电视 RISCRISC ARMARM MIPSMIPS PPCPPC PA-RISCPA-RISC等等 嵌入式中的主流嵌入式中的主流 数字信号处理器数字信号处理器(DSP)(DSP) 乘法与加法运算乘法与加法运算 离散傅立叶变换离散傅立叶变换(DFT)(DFT) 离散余弦变换离散余弦变换(DCT)(DCT) Finite Impluse ResponesFinite Impluse Respones FilterFilter RISCRISC主流的理由主流的理由 指令使用频度较均衡指令使用频度较均衡 控制逻辑规整，适于控制逻辑规整，适于VLSIVLSI工艺工艺 软硬功能分配合理软硬功能分配合理 利于指令级并行技术利于指令级并行技术 芯片代码公开芯片代码公开 可定制性强可定制性强 桌面市场被桌面市场被CISCCISC积压积压, , 需要寻找出需要寻找出路路 性能强性能强 IAIA架构的挑战架构的挑战 EIAEIA通用性太强通用性太强 开放环境成熟度高开放环境成熟度高嵌入式处理器五大类体系结构嵌入式处理器五大类体系结构 ARMARM MIPSMIPS POWER PCPOWER PC X86X86 SHSH系列系列 4主流嵌入式处理器主流嵌入式处理器ARM 属于属于RISCRISC体系体系 工业标准工业标准 ARM:AdvancedRISCMachinesARM:AdvancedRISCMachines 只设计内核的英国公司只设计内核的英国公司 8585年英国剑桥年英国剑桥ARMARM原型原型 9090年成立年成立ARMltd.ARMltd. 不制造不制造VLSIVLSI设备，只提供授权设备，只提供授权 20012001年，市场占有率年，市场占有率7575 ARMARM内核被授权给数百家厂商内核被授权给数百家厂商 ARMARM主要应用于无线局域网、主要应用于无线局域网、3G3G、手机、手持设备、有线网络通讯、手机、手持设备、有线网络通讯 应用形式：集成到专用芯片中作控制器应用形式：集成到专用芯片中作控制器 集成集成ARMARM内核的芯片内核的芯片 英特尔、德洲仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、英特尔、德洲仪器、三星半导体、摩托罗拉、飞利浦半导体、意法半导体、亿恒半导体、科胜讯、亿恒半导体、科胜讯、ADIADI公司、安捷伦、高通公司、公司、安捷伦、高通公司、AtmelAtmel、IntersilIntersil、AlcatelAlcatel、AlteraAltera、CirrusLogicCirrusLogic、LinkupLinkup、ParthusParthus、LSILogicLSILogic、Micronas,SiliconWaveMicronas,SiliconWave、VirataVirata、Portalplayerinc.Portalplayerinc.、NetSiliconNetSilicon，ParthusParthusARM体系结构体系结构ARM7采用冯.诺依曼体系ARM9采用哈佛体系对汇编程序员透明ARM架构V1V1版架构版架构 V2V2版架构版架构 V3V3版架构版架构 V4V4版架构版架构 V5V5版架构版架构 ARM流水线ARM7ARM7的三级流水线的三级流水线ARM9ARM9的五级流水线的五级流水线ARM系列产品表示系列产品表示 ARMARM系列产品很多系列产品很多, ,以以ARM7ARM7系列为例系列为例, ,其内核其内核ARM7TDMIARM7TDMI表示为：表示为： ARM7ARM7： ARMARM系列具有系列具有3232位整数运算核位整数运算核 T T： 内含内含1616位压缩指令集位压缩指令集ThumbThumb D D： 支持片内支持片内DebugDebug调试调试, , MM： 采用增强型乘法器采用增强型乘法器(Multiplier),(Multiplier), I I： 内含嵌入式内含嵌入式ICEICE宏单元宏单元 另外另外, ,各产品的后缀提供了各种形式与功能的选择：各产品的后缀提供了各种形式与功能的选择： -S-S：可综合的软核可综合的软核SoftcoreSoftcore -E-E：具有具有DSPDSP的功能的功能 -J-J：Jazeller,Jazeller,允许直接执行允许直接执行JavaJava字节码字节码系列系列 ARM 7 ARM 7 系列产品系列产品 ARM7TDMI/ARM7TDMI/ARM720TARM7TDMI/ARM7TDMI/ARM720T ARM7EJARM7EJ最低功耗最低功耗 具有：具有： 嵌入式嵌入式ICE-RTICE-RT逻辑硬件上提供片上断逻辑硬件上提供片上断点与调试点支持点与调试点支持 非常低的功耗非常低的功耗 提供提供0.9MIPS/MHz0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯的三级流水线和冯. .诺诺依曼体系依曼体系 ARM 9ARM 9 系列产品系列产品 ARM920TARM920T与与ARM922TARM922T ARM940TARM940T 具有：具有： 5 5级流水线级流水线 1.1MIPS/MHz1.1MIPS/MHz的哈佛结构的哈佛结构 ARM 9EARM 9E 系列产品系列产品 ARM966E-SARM966E-S ARM946E-SARM946E-S ARM926EJ-SARM926EJ-S 提供提供 DSPDSP扩充扩充 嵌入式嵌入式ICE-RTICE-RT调试逻辑调试逻辑 1.1MIPS/MHz1.1MIPS/MHz的的5 5级流水线和哈佛结构级流水线和哈佛结构 紧耦合存储器（紧耦合存储器（TCMTCM）接口，可使存储）接口，可使存储器以最高处理器速度运转，可直接连到器以最高处理器速度运转，可直接连到内核上内核上 ARM 10EARM 10E 产品系列产品系列 ARM1022E rev0/ARM1020E rev1ARM1022E rev0/ARM1020E rev1 提供提供 DSPDSP扩展扩展 嵌入式嵌入式ICE-RTICE-RT 全性能全性能MMUMMU CacheCache 对于指令与数据，对于指令与数据，6464位位AHBAHB接口接口 6 6级流水线级流水线 内部内部6464位数据通道位数据通道 1.25MIPS/MHz1.25MIPS/MHz 比同等比同等ARM9ARM9器件，同样时钟下，性能器件，同样时钟下，性能提高提高5050 SecurcoreSecurcore 专为安全设计专为安全设计 抗窜改（抗窜改（resist tamperingresist tampering） 逆向工程（逆向工程（reverse engineeringreverse engineering） 保护机构确保操作系统与数据安全保护机构确保操作系统与数据安全采用采用ARM7内核最多内核最多最典型为最典型为ARM7TDMI、ARM720TARM特定功能的变种特定功能的变种 T T变种变种(Thumb(Thumb指令集指令集) )： ThumbThumb指令集指令集 严格控制产品成本严格控制产品成本 比采用比采用ARMARM指令更多的指令，不适合对时间要求苛刻的场合指令更多的指令，不适合对时间要求苛刻的场合 MM变种变种( (长乘法指令长乘法指令) )： 增加了两条用于进行长乘法操作的增加了两条用于进行长乘法操作的ARMARM指令指令 首先在首先在ARMARM体系版本体系版本3 3引入，在引入，在ARMARM体系版本体系版本4 4之后，之后，MM变种成为系统的标准功能；变种成为系统的标准功能； E E变种变种( (增强型增强型DSPDSP指令指令) )： 包含附加指令用于增强处理器对一些典型包含附加指令用于增强处理器对一些典型DSPDSP算法的处理性能算法的处理性能 E E变种首先在变种首先在ARMARM体系版本体系版本5T5T中使用中使用 J J变种变种(Java(Java加速器加速器Jazelle)Jazelle)： 提供提供JavaJava加速功能加速功能 D D变种变种( (片内片内Debug)Debug)： 支持片内支持片内DebugDebug调试；调试； I I变种变种( (嵌入式嵌入式ICE)ICE)： 集成嵌入式集成嵌入式ICEICE宏单元；宏单元； SIMDSIMD变种变种(ARM(ARM媒体功能扩展媒体功能扩展) )： 高性能的音频高性能的音频/ /视频处理技术视频处理技术ARM体系结构特点体系结构特点1 1 1）16/3216/32位指令集并存位指令集并存 ThumbThumb指令集的指令集的1616位指令集位指令集 32ARM32ARM指令集的子集指令集的子集 代码密度高，性能高代码密度高，性能高 状态状态 ARMARM状态，状态，ThumbThumb状态状态 每指令集都有每指令集都有 切换状态的指令切换状态的指令 ARMARM指令集指令集 3232位长度位长度 字对准字对准 可以传送可以传送8bit8bit，16bit16bit，32bit32bit符号符号/ /无符号数据无符号数据 ThumbThumb指令集指令集 1616位长度位长度 半字对准半字对准 操作寄存器中是操作寄存器中是32bit32bit 数据访问和取指使用全数据访问和取指使用全32bit32bit地址地址 条件分支指令是唯一一句条件分支指令是唯一一句CPSRCPSR的的ThumbThumb指令指令 大多数指令访问大多数指令访问R0R0R7R7ARM体系结构特点体系结构特点22）寄存器3737个寄存器个寄存器 3131个个32bit32bit通用寄存器通用寄存器 6 6个个32bit32bit状态寄存器（实际只用状态寄存器（实际只用12bit12bit） R13R13堆栈堆栈 R14R14返回地址返回地址 R15=PCR15=PC寄存器分成可以重叠的组寄存器分成可以重叠的组Thumb状态的寄存器集状态的寄存器集可访问的寄存器集是ARM的子集8个通用寄存器R0R7PC(R15)SP（R13）LR(R14)CPSRThumb指令集指令集 与与ARMARM指令集的区别指令集的区别 分支语句分支语句 向后转移向后转移 条件下向前转移条件下向前转移 转向子程序转向子程序 从从ThumbThumb状态切换到状态切换到ARMARM状态状态 数据传送指令数据传送指令 操作的结果放第一个寄存操作的结果放第一个寄存器器eg:R1=R1+R2 eg:R1=R1+R2 数据处理操作少数据处理操作少 访问访问R8R8R15R15受到限制受到限制 单寄存器加载与存储指令单寄存器加载与存储指令 只访问只访问R1R1R7R7 多寄存器加载与存储指令多寄存器加载与存储指令 LDMIA R3!, R0-R7LDMIA R3!, R0-R7 STMIA R0!, R6, R7STMIA R0!, R6, R7 PUSH R3, R5-R7PUSH R3, R5-R7 POP R2, R5POP R2, R5 没有协处理器指令没有协处理器指令 没有信号量指令没有信号量指令 没有访问没有访问CPSRCPSR指令指令ARM特点特点内核耗电少成本低功能强特有16/32位双指令集部分软件功能硬件化硬件支持调试开发5ARM系列高端处理器系列高端处理器XScale基于ARMV5TE体系结构兼容ARMV5TEISA指令集（不支持浮点指令集）在处理器内核周围提供了指令和数据存储器管理单元指令和数据存储器管理单元指令、数据和微小数据缓存指令、数据和微小数据缓存写缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲器写缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲器电源管理电源管理性能监控性能监控调试调试JTAGJTAG单元以及协处理器接口单元以及协处理器接口MACMAC协处理器协处理器内核存储总线内核存储总线XScale系统结构图XScale架构特点（一） 采用采用采用采用7/87/8级超级流水线级超级流水线级超级流水线级超级流水线 动态跳转预测、分支目标缓冲器动态跳转预测、分支目标缓冲器BTB(BranchTargetBaffer)BTB(BranchTargetBaffer) 支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术 新增乘新增乘/ /加器加器MACMAC、4040位累加器、兼容位累加器、兼容ARMV5TEARMV5TE指令、特定指令、特定DSPDSP型协型协处理器处理器CP0CP0 指令快存指令快存指令快存指令快存(I-Cache)(I-Cache)： 32K32K字节字节 数据快存数据快存数据快存数据快存(D-Cache)(D-Cache)： 32K32K字节字节 可以重构为可以重构为28K28K字节片内字节片内RAMRAM 微小数据快存微小数据快存微小数据快存微小数据快存(Mini-DCache)(Mini-DCache)： 2K2K字节字节 指令存储器管理单元指令存储器管理单元指令存储器管理单元指令存储器管理单元IMMUIMMU 3232路变换后备缓冲器路变换后备缓冲器TLB(TLB(快表快表) ) 动态电源管理动态电源管理XScale架构特点（二）数据存储器管理单元数据存储器管理单元DMMU3232路变换后备缓冲器路变换后备缓冲器TLB(TLB(快表快表) )中断控制器中断控制器总线控制器总线控制器1G字节/秒、ECC协议调试调试(Debug)接口：接口：性能监控：性能监控： 协处理器协处理器CP14CP14、硬件断点、硬件、硬件断点、硬件观察点、观察点、BKPTBKPT指令、异常中断、指令、异常中断、JTAGJTAG接口、接口、迹缓冲器迹缓冲器6主流主流x86处理器，嵌入式处理器，嵌入式IA架构架构EmbeddedIA，嵌入式IA架构芯片组（Chipset）技术“支持电路支持电路”和和“接口电路接口电路”简化硬件部分的设计，减少主板上芯片的数量，简化硬件部分的设计，减少主板上芯片的数量，增加可靠性增加可靠性用少量几片用少量几片VLSIVLSI芯片的组合称为芯片的组合称为“控制芯片控制芯片组组”，简称，简称“芯片组芯片组”“整合型芯片组”19991999年开始年开始将板卡（将板卡（I/OI/O卡）或其它部件的功能，如显示卡）或其它部件的功能，如显示卡、声卡、卡、声卡、MODEMMODEM、ATAATA66/3366/33硬盘接口硬盘接口等支持功能集成于芯片组等支持功能集成于芯片组19751975198019801985198519901990199519952000200010,00010,0001,0001,00010101001001 10.10.1MIPSMIPS808680868086PentiumPentium IVIVIV 802868028680286i386i386i386i486i486i486PentiumPentiumPentium PentiumPentium II IIIIPentiumPentium IIIIIIIII凌动凌动ATOM采用45nmHigh-KCMOS工艺制造集成集成47004700万个晶体管万个晶体管DIEDIE核心面积均为核心面积均为7.83.17.83.1毫米毫米24.224.2平方毫米平方毫米封装硅片体积封装硅片体积13141.613141.6毫米毫米统一配备统一配备512KB512KB二级缓存二级缓存支持支持SSE3SSE3指令集、指令集、VTVT虚拟化技术、虚拟化技术、EDBEDB防毒防毒技术、高级散热管理技术技术、高级散热管理技术功耗在在800MHz800MHz频率下的频率下的SilverthorneSilverthorne只有不到只有不到0.650.65瓦的功耗瓦的功耗7嵌入式嵌入式DSP 案例：案例：SHARCSHARC处理器处理器 哈佛结构的哈佛结构的DSPDSP 支持浮点操作与并行执行支持浮点操作与并行执行 位数位数 SHARCSHARC指令指令4848位位 基本数据字基本数据字3232位位 地址位地址位3232位位 主要设计为浮点密集型运算主要设计为浮点密集型运算 3232位位IEEEIEEE单精度浮点单精度浮点 4040位位IEEEIEEE扩展精度浮点扩展精度浮点 3232位整数位整数 片上带大量的存储器片上带大量的存储器 系列中的系列中的2106121061有有1Mbit1Mbit片上存片上存储器储器 存储器包括存储器包括 PMPM：程序存储器：程序存储器 DMDM：数据存储器：数据存储器 两个数据地址发生器（两个数据地址发生器（DAG)DAG) 数据可以并行取出数据可以并行取出 芯片外还能够加更多的存储器芯片外还能够加更多的存储器指令并行性指令并行性允许几个操作同时执行允许一条指令进行多数据提取以下操作可以在单指令完成：定点累加和加、减或平均定点累加和加、减或平均浮点乘法和浮点乘法和ALUALU操作操作乘法与双加减乘法与双加减限制：操作数的来源来自不同输入口8其他嵌入式微处理器其他嵌入式微处理器 Intel StrongARMIntel StrongARM 停产停产 TITI的的OMAPOMAP 智能手机智能手机 MIPS RISCMIPS RISC 3232位和位和6464位位 MotorolaMotorola DragonBallDragonBall龙珠龙珠 AMDAMD Alchemy Alchemy PPCPPC系列系列 日立日立 SHSH体系结构体系结构 PhilipsPhilips TrimediaTrimedia9FPGA FieldProgrammableGateArrayFieldProgrammableGateArray 现场可编程门阵列现场可编程门阵列 FPGAFPGA与与CPLD(CPLD(复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件) ) 可编程逻辑器件可编程逻辑器件 CPLDCPLD是基于与或阵列的是基于与或阵列的 FPGAFPGA是基于查找表（是基于查找表（Look-up-TableLook-up-Table） 可重构的计算可重构的计算 嵌入式处理器，片内可编程嵌入式处理器，片内可编程 FPGAFPGA特点特点 静态可重复编程静态可重复编程 动态在系统重构动态在系统重构 硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改 极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性 缩短了产品的上市时间缩短了产品的上市时间 降低了电子系统的开发成本降低了电子系统的开发成本p基于FPGA的数字设计将在软硬件协同设计中介绍FPGA发展历史发展历史 FPGAFieldProgrammableGateArraysFPGAFieldProgrammableGateArrays FPGAFPGA起源于可编程逻辑起源于可编程逻辑 最早的可编程器件最早的可编程器件PROM:PROM: PROM(mask)PROM(mask) EPROMEPROM可擦写可擦写PROM(field)PROM(field) EEPROMEEPROM电可擦写电可擦写PROM(field)PROM(field) PLDProgrammableLogicDevicePLDProgrammableLogicDevicePLDPLD由一堆与门阵列和或门阵列连接而成，原理就是根据逻辑电路可以由一堆与门阵列和或门阵列连接而成，原理就是根据逻辑电路可以变换成变换成SOPSOP表达式表达式,PLD,PLD是是FieldProgrammableFieldProgrammable PALProgrammableArrayLogicPALProgrammableArrayLogic，由可编程的与门阵列和固定（不可编，由可编程的与门阵列和固定（不可编程）或阵列构成程）或阵列构成 PLAProgrammableLogicArray,PLAProgrammableLogicArray,与门阵列和或门阵列都可编程与门阵列和或门阵列都可编程FPGA发展历史发展历史PROM虽然可以用来实现逻辑电路，但它的特点更适合作存储器。PLD采用SOP方式，冗余内容较多。FPGA由一系列基本单元构成的逻辑阵列，单元之间的连接可以由用户定义。1985年，FPGA由Xilinx公司发明FPGA的架构的架构基于SRAM结构的FPGA（Xilinx）PLD结构（Altera）基于多路选择器结构（Actel）其他目前主流是SRAM和PLD结构各个公司都有自己的专利技术结构和CAD技术密切相关SSSSLLLLLLLLLCLBCLB可配置逻辑块可配置逻辑块可配置逻辑块可配置逻辑块SwitchBoxSwitchBox交换布线盒交换布线盒交换布线盒交换布线盒基于基于SRAM结构结构FPGA XilinxXilinx系列系列FPGAFPGA多采用多采用SRAMSRAM技术技术 层次化的结构层次化的结构 由可配置的可配置逻辑块（由可配置的可配置逻辑块（CLBCLB）和可编程的互联资源（布线资源）构成。）和可编程的互联资源（布线资源）构成。 顶层结构如下图所示：顶层结构如下图所示： 岛式结构岛式结构(island style)(island style)CPLD结构结构pCPLD: Complex Programmable Logic Devices 复杂可编程逻辑器件p层次化的结构p由PIA（Programmable Interconnect Array，可编程互联阵列作布线资源）p和LAB（Logic Array Block，逻辑阵列块作逻辑功能单元）组成pAltera公司专利结构，基于EPROM编程技术（与RAM不同）p顶层示意图如下：CPLD结构结构pLAB实现类似PLD功能。Altera对PLD机构进行改进，形成了由宏单元Macrocell和扩展乘积项Expander Product Terms构成的LABp这里不详细介绍LAB功能，只介绍一下PLD的原理，CPLD是基于类似的原理。pPLD一般基于与或阵列实现，这是因为任何一个逻辑表达式可以化成SOP模式p（Sum of Production）即积之和。p例：F = A + BC Dp列出真值表：ABCD0001111000 0 1 1 001 0 1 0 111 1 1 1 110 1 1 1 1找出所有令F1的项，然后根据变量值建立表达式，如果变量值为1，则不变，为0取反，将各个令F=1的项用“或”操作连接起来，化成SOP格式如下：F = ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD显然，上式完全可以用与或阵列实现，当然，冗余很多。FPGA和和CPLD的区别的区别FPGAFPGA的逻辑块的逻辑块CLBCLB，扇入（，扇入（Fan-inFan-in）小；）小；CPLDCPLD的逻辑块扇入大的逻辑块扇入大互联方式：互联方式：FPGAFPGA是分布式的，延时与系统布局是分布式的，延时与系统布局有关；有关；CPLDCPLD是集总式的开关元件，等延时是集总式的开关元件，等延时CPLDCPLD逻辑能力强而寄存器少逻辑能力强而寄存器少-控制密集型；控制密集型；FPGAFPGA逻辑能力较弱但寄存器多逻辑能力较弱但寄存器多数据密集型。数据密集型。大规模的设计还是选用大规模的设计还是选用FPGAFPGA。嵌入式外设嵌入式外设1总线总线 总线是连接总线是连接I/OI/O设备、设备、CPUCPU、存储器各子、存储器各子系统间的共享通信线路系统间的共享通信线路 优点优点 价格低、通用性、灵活性好价格低、通用性、灵活性好 缺点缺点 通信瓶颈（带宽）通信瓶颈（带宽） 总线的主要参数有总线的主要参数有 总线的带宽总线的带宽 总线的位宽总线的位宽 总线的工作时钟频率总线的工作时钟频率 传输方向传输方向 单向单向 双向（半双工、全双工）双向（半双工、全双工） 通常采用通常采用 用法用法 专用专用 ：流量高、无争用现象、控制简单；：流量高、无争用现象、控制简单；总线数目多，时间利用率低，难小型化。总线数目多，时间利用率低，难小型化。 非专用：共享性。非专用：共享性。 造价低、模块性强，造价低、模块性强，易扩充易扩充，会出现争用现象、对失效敏感。会出现争用现象、对失效敏感。 常用系统总线常用系统总线 PC PC 总线：总线：IBM IBM 公司公司1981 1981 年基于年基于8 8 位机位机PC/XT PC/XT 的总线的总线 AT AT 总线：总线：IBM IBM 公司于公司于1984 1984 年推出了年推出了16 16 位位PC PC 机机PC/ATPC/AT ISA ISA 总线：总线：Intel Intel 公司公司IEEE IEEE 和和EISA EISA 集团，集团，与与IBM/AT IBM/AT 相近的相近的8/16 8/16 位的位的“ “工业标准工业标准结构结构” ”(Industry Standard Architecture)(Industry Standard Architecture) PCI PCI 总线：总线：1991 1991 年，年，Intel Intel 、IBMIBM、CompaqCompaq、ASTAST、HPHP、DEC DEC 等等100 100 多家多家公司成立了公司成立了PCI PCI 集团，集团，Peripheral Peripheral Component Interconnect Special Interest Component Interconnect Special Interest Group(Group(外围部件互连专业组外围部件互连专业组) )，简称，简称PCISIGPCISIG CPCICPCI、ATCAATCA、PCI EXPRESSPCI EXPRESS ESIAESIA总线：总线： IBM-PCIBM-PC的的ISAISA发展而来，发展而来，32, 33M32, 33M SCSISCSI总线总线: : 来源于数组多路通道来源于数组多路通道 IPIIPI总线总线 I2C(interICI2C(interIC总线总线总线总线) ) PHILIPSPHILIPS 用于内部用于内部用于内部用于内部ICIC控制控制控制控制 简单的双向两线串行总线简单的双向两线串行总线简单的双向两线串行总线简单的双向两线串行总线 PC104PC104 为嵌入式控制而定义的工业控为嵌入式控制而定义的工业控制总线制总线 紧凑型的紧凑型的IEEE-P996IEEE-P996 有两个版本有两个版本 8 8 位和位和16 16 位，分别与位，分别与PC PC 和和PC/AT PC/AT 相对应相对应 PC104PLUS PC104PLUS 则与则与PCIPCI总线相对总线相对应应嵌入式系统中的总线嵌入式系统中的总线 嵌入式系统总线嵌入式系统总线 定制性定制性 非扩展性非扩展性 结构简单结构简单 双向双向 专用与通用并存专用与通用并存 专用专用: :适用于器件固定适用于器件固定, ,运行模式固定运行模式固定 通用通用: :通用通用, ,需要扩展需要扩展 CPUCPU总线总线 传统计算机：传统计算机：CPUCPU内存总线，内存总线，I/OI/O总线总线 商用事务处理系统：商用事务处理系统： I/OI/O频繁频繁 科学计算系统：科学计算系统：I/OI/O速度要与处理机速度相匹配速度要与处理机速度相匹配 嵌入式系统：嵌入式系统：CPUCPU，存储器加上设备，存储器加上设备 无需通用性无需通用性 无需无需PNPPNPCAN总线总线 控制器局域网控制器局域网 ControllerAreaNetworkControllerAreaNetwork 被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECUECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络之间交换信息，形成汽车电子控制网络 发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入入CANCAN控制装置控制装置总结总结嵌入式系统中总线针对设备针对设备无通用性无通用性功耗低功耗低2高速输入与输出接口高速输入与输出接口 IrDA/FastIrDAIrDA/FastIrDA 红外线发光二极管红外线发光二极管 发射发射 硅晶硅晶PINPIN光检二极管光检二极管 接受接受 控制电路控制电路 距离小于一尺距离小于一尺 低速低速 9.6115K bps9.6115K bps 高速高速 14M bps14M bps 更高速更高速 16M bps16M bps 蓝牙模块蓝牙模块 （bluetooth)bluetooth) 无线传输收发单元无线传输收发单元 基频处理单元基频处理单元 数据传输接口数据传输接口 通信频率在通信频率在1.2GHZ1.2GHZ以内。以内。 USB USB IBMIBM、CompaqCompaq、NortelNortel、NECNEC、IntelIntel及及MicrosoftMicrosoft 12M bps12M bps 距离距离5 -将差别很大的不同种器件在同一个芯片上集成将差别很大的不同种器件在同一个芯片上集成 大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高 进入到深亚微米和超深亚微米进入到深亚微米和超深亚微米 VLSIVLSI工艺技术工艺技术 器件特征尺寸越来越小，芯片规模越来越大器件特征尺寸越来越小，芯片规模越来越大 数百万门级的电路集成在一个芯片上数百万门级的电路集成在一个芯片上 计算机性能的大幅度提高计算机性能的大幅度提高 软件基础软件基础 EDAEDA综合开发工具的自动化和智能化程度不断提高综合开发工具的自动化和智能化程度不断提高 硬件描述语言硬件描述语言(HDL)(HDL)的发展的发展 为电子系统设计提供了建立各种硬件模型的工作媒介为电子系统设计提供了建立各种硬件模型的工作媒介 运用运用VHDLVHDL等硬件描述语言不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复等硬件描述语言不需要再像传统的系统设计一样，绘制庞大复杂的电路板，一点点的连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设杂的电路板，一点点的连接焊制，只需要使用精确的语言，综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准，然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产以直接交付芯片厂商进行生产IP复用技术复用技术SoC设计的基础IP模块知识产权核（知识产权核（IntellectualPropertyIntellectualProperty）一种预先设计好，已经过验证，具有某种确定一种预先设计好，已经过验证，具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。功能的集成电路、器件或部件。芯核（芯核（CORECORE）：将已验证的各种超级宏单元）：将已验证的各种超级宏单元模块电路制成芯核模块电路制成芯核可以是：微处理器、存储器、外设、多媒体、可以是：微处理器、存储器、外设、多媒体、DSPDSP、通信、通信三种不同形式软软IPIP核核(softIPcore)(softIPcore)固固IPIP核核(firmIPcore)(firmIPcore)硬硬IPIP核核(hardIPcore)(hardIPcore)软软IP核核基于IP模块功能的描述在抽象的较高层次上对在抽象的较高层次上对IPIP的功能进行描述的功能进行描述已经过行为级设计优化和功能验证已经过行为级设计优化和功能验证以HDL文档的形式提交给用户包括逻辑描述、网表，以及一些可以用于测试，包括逻辑描述、网表，以及一些可以用于测试，但不能物理实现的文件。但不能物理实现的文件。灵活性大可移植性好硬硬IP核核基于IP模块物理结构的描述提供给用户的形式电路物理结构掩模版图和全套工艺文件电路物理结构掩模版图和全套工艺文件是可以拿来就用的全套技术是可以拿来就用的全套技术优点完成了全部的前端和后端设计完成了全部的前端和后端设计已有固定的电路布局局和具体工艺已有固定的电路布局局和具体工艺可以确保性能可以确保性能缩短缩短SoCSoC的设计时间的设计时间缺点灵活性较差，难以移植灵活性较差，难以移植固固IP核核基于IP模块结构的描述介于硬IP和软IP之间的IP核一般以门电路级网表和对应具体工艺网表的混合形式提交用户使用可以根据需要进行修改，使它适合某种可实现的工艺流程IP复用技术复用技术SoC设计普遍采用基于IP模块的设计方法可以把注意力集中于整个系统可以把注意力集中于整个系统不必考虑各个模块的正确性和性能不必考虑各个模块的正确性和性能缩短设计时间缩短设计时间降低设计和制造成本降低设计和制造成本提高可靠性提高可靠性使芯片设计从以硬件为中心，逐渐转向以软件为中心从门级的设计，转向IP模块和IP接口级的设计常用复用方法常用复用方法 依靠固核，将电阻晶体管级依靠固核，将电阻晶体管级 （RTLRTL级）描述结合具体标准单元库进行级）描述结合具体标准单元库进行逻辑综合优化，形成门级网表，再通过布局布线工具最终形成设计所逻辑综合优化，形成门级网表，再通过布局布线工具最终形成设计所需的硬核需的硬核 在深亚微米（在深亚微米（DSMDSM）下很难用软的）下很难用软的RTLRTL综合方法达到设计再利综合方法达到设计再利 设计方法从电路设计转向系统设计设计方法从电路设计转向系统设计 设计重心设计重心 原重心：逻辑综合、门级布局布线、后模拟原重心：逻辑综合、门级布局布线、后模拟 现重心：系统级模拟，软硬件联合仿真，以及若干个芯核组合在一起的现重心：系统级模拟，软硬件联合仿真，以及若干个芯核组合在一起的物理设计物理设计IP可复用可复用SoC技术的优点技术的优点采用内部讯号的传输，降低耗电量。系统整合在一块芯片上，减少体积和重量在相同面积上整合更多的功能元件和组件，丰富系统功能。芯片内部信号传递的距离缩短，速度提高IP模块的出现可以减少研发成本，降低研发时间，可适度节省成本SoC技术的缺点技术的缺点IP核理解问题要将要将IPIP模块集成到模块集成到SoCSoC中，要求设计者完全理中，要求设计者完全理解复杂解复杂IPIP模块的功能、接口和电气特性，如微模块的功能、接口和电气特性，如微处理器、存储器控制器、总线仲裁器等。处理器、存储器控制器、总线仲裁器等。时序问题随着系统的复杂性的提高，要得到完全吻合的随着系统的复杂性的提高，要得到完全吻合的时序也越来越困难时序也越来越困难即使每个即使每个IPIP模块的布局是预先定义的，但把它模块的布局是预先定义的，但把它们集成在一起仍会产生一些不可预见的问题，们集成在一起仍会产生一些不可预见的问题，如噪声，这些对系统的性能有很大的影响。如噪声，这些对系统的性能有很大的影响。2Casestudy:IntelXScalePXA255 XScaleXScale微架构处理器的时钟可以达微架构处理器的时钟可以达1GHz1GHz、功耗、功耗1.6W,1.6W,并能达到并能达到1200MIPS1200MIPS，最高端的嵌入式处理器，最高端的嵌入式处理器 型号：型号：IOP310IOP310、IOP321IOP321、PXA210 PXA210 、PXA 25XPXA 25X、 PXA 26XPXA 26X、 PXA PXA 27X27X 采用采用采用采用7/87/8级超级流水线级超级流水线级超级流水线级超级流水线 动态跳转预测、分支目标缓冲器动态跳转预测、分支目标缓冲器BTB(Branch Target Baffer)BTB(Branch Target Baffer) 支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术支持多媒体处理技术 新增乘新增乘/ /加器加器MACMAC、4040位累加器、位累加器、兼容兼容ARM V5TEARM V5TE指令、特定指令、特定DSPDSP型型协处理器协处理器CP0CP0 指令快存指令快存指令快存指令快存(I-Cache)(I-Cache)： 32K32K字节字节 数据快存数据快存数据快存数据快存(D-Cache)(D-Cache)： 32K32K字节字节 可以重构为可以重构为28K28K字节片内字节片内RAMRAM 微小数据快存微小数据快存微小数据快存微小数据快存(Mini-DCache)(Mini-DCache)： 2K2K字节字节 指令存储器管理单元指令存储器管理单元指令存储器管理单元指令存储器管理单元IMMUIMMU 3232路变换后备缓冲器路变换后备缓冲器TLB(TLB(快表快表) ) 动态电源管理动态电源管理 数据存储器管理单元数据存储器管理单元数据存储器管理单元数据存储器管理单元DMMUDMMU 3232路变换后备缓冲器路变换后备缓冲器TLB(TLB(快表快表) ) 中断控制器中断控制器中断控制器中断控制器 总线控制器总线控制器总线控制器总线控制器 1G1G字节字节/ /秒、秒、ECCECC协议协议 调试调试调试调试(Debug)(Debug)接口：接口：接口：接口： 性能监控：性能监控： 协处理器协处理器CP14CP14、硬件、硬件断点、硬件观察点、断点、硬件观察点、BKPTBKPT指令、指令、异常中断、异常中断、JTAGJTAG接口、迹缓冲器接口、迹缓冲器XScale的处理核技术的处理核技术Intel,IntelXScaleandtheIntellogoaretrademarksorregisteredtrademarksofIntelCorporationoritssubsidiariesintheUnitedStatesorothercountries.片上存储器片上存储器嵌入式系统的片上存储器CacheCacheScratchpadMemoryScratchpadMemoryPXA255系统特性系统特性处理器运算速度400MHz采用CPU核心板加扩展板的设计结构使调试和使用灵活方便使调试和使用灵活方便, ,扩展方式得到延伸扩展方式得到延伸, ,客客户可以根据设计需要更换或升级核心板有效保户可以根据设计需要更换或升级核心板有效保护前期资源。护前期资源。外围资源丰富，具有全功能串口（全功能串口（FFUARTFFUART）、蓝牙高速串口）、蓝牙高速串口（BTUARTBTUART）、）、SD/MMC/SDIOSD/MMC/SDIO接口、接口、CFCF卡接卡接口、口、TTLTTL电平电平UARTUART接口、接口、LCDLCD扩展接口、电源扩展接口、电源接口、接口、USBUSB接口、仿真器接口、接口、仿真器接口、JTAGJTAG接口、总接口、总线扩展接口、线扩展接口、AC97AC97接口、麦克接口、耳机接口接口、麦克接口、耳机接口等多种接口。等多种接口。 PXA255系统结构图系统结构图Casestudy:多芯核结构多芯核结构ARM芯芯片片 为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的某些供应商提供的ARMARM芯片内置多个芯核芯片内置多个芯核 常见的有常见的有 ARM+DSPARM+DSP 为增强数学运算功能和多媒体处理功能，在为增强数学运算功能和多媒体处理功能，在ARMARM芯片内增加芯片内增加DSPDSP协处理器协处理器 ARMARM公司的公司的PiccoloDSPPiccoloDSP芯核、芯核、OAKOAK公司公司1616位定点位定点DSPDSP芯核、芯核、TITI的的TMS320C5000TMS320C5000系列系列DSPDSP芯核、芯核、MotorolaMotorola的的56KDSP56KDSP芯核等。芯核等。 ARM+FPGAARM+FPGA 为提高系统硬件的在线升级能力，在为提高系统硬件的在线升级能力，在ARMARM芯片内部集成了芯片内部集成了FPGAFPGA ARM+ARMARM+ARM 为了增强多任务处理能力和多媒体处理能力，芯片内置多个为了增强多任务处理能力和多媒体处理能力，芯片内置多个ARMARM核核 PortalplayerPortalplayer公司的公司的PP5002PP5002 内部集成了两个内部集成了两个ARM7TDMIARM7TDMI芯核芯核 可以应用于便携式可以应用于便携式MP3MP3播放器的编码器或解码器播放器的编码器或解码器 MinSpeedMinSpeed公司公司 多款高速通讯芯片中集成了多款高速通讯芯片中集成了2424个个ARM7TDMIARM7TDMI内核内核3常用常用IP 比较著名的比较著名的IP IP 提供商包括：提供商包括：ARMARM、RambusRambus、synopsyssynopsys、TTPComTTPCom、ParthusCevaParthusCeva、Virage LogicVirage Logic、ArtisanArtisan、MIPSMIPS、Mentor Mentor 和和Mosys Mosys 等公司。等公司。2002年各嵌入式内核所占的市场份额。4SoC的新发展的新发展SoPC SystemonaProgrammableChipSystemonaProgrammableChip，片上可编程系统，片上可编程系统 SoCSoC设计依赖于固定的设计依赖于固定的ASICASIC 通常采用全定制和半定制电路设计方法，进行修改、升级通常采用全定制和半定制电路设计方法，进行修改、升级 花费昂贵的代价进行重复设计花费昂贵的代价进行重复设计 可编程逻辑器件可编程逻辑器件(PLD)(PLD)的设计的设计 灵活灵活 开发周期较短开发周期较短 规模效应规模效应 具有成本优势具有成本优势 AlteraAltera公司提出了基于公司提出了基于PLDPLD的的SoCSoC设计方案设计方案SoPCSoPCSoPC简介简介 SoCSoC技术和可编程逻辑技术结合的产物技术和可编程逻辑技术结合的产物 是一种特殊的嵌入式系统是一种特殊的嵌入式系统 将处理器、存储器、将处理器、存储器、I/OI/O口、口、LVDSLVDS、CDRCDR等系统设计需要的东西集成到等系统设计需要的东西集成到一个一个PLDPLD器件上器件上 构建成一个可编程的片上系统构建成一个可编程的片上系统 它是它是SoCSoC 可以由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能可以由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能 它还是可编程系统它还是可编程系统 具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级 并具备一定的系统可编程功能并具备一定的系统可编程功能 高灵活性、低成本高灵活性、低成本SoPC的特点的特点SoPC结合了SoC、PLD和FPGA各自的优点：至少包含一个嵌入式处理器内核至少包含一个嵌入式处理器内核具有小容量片内高速具有小容量片内高速RAMRAM资源资源丰富的丰富的IPCoreIPCore资源可供选择资源可供选择足够的片上可编程逻辑资源足够的片上可编程逻辑资源处理器调试接口和处理器调试接口和FPGAFPGA编程接口编程接口可能包含部分可编程模拟电路可能包含部分可编程模拟电路单芯片、低功耗、微封装单芯片、低功耗、微封装参考文献参考文献参考文献参考文献(1) 嵌入式原理嵌入式原理 嵌入式计算机系统设计原理嵌入式计算机系统设计原理n ncomputersascomponents,principlesofembeddedcomputersascomponents,principlesofembeddedcomputingsystemdesign,waynewolf,computingsystemdesign,waynewolf,机械工业出版机械工业出版社，社，20022002 嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构 编程与设计（影印版）编程与设计（影印版） n nMCGRAW-HILLMCGRAW-HILL， RAJKAMALRAJKAMAL，清华大学出版社，清华大学出版社，20052005年年2 2月月 嵌入式系统嵌入式系统 ARMARM嵌入式系统开发：软件设计与优化嵌入式系统开发：软件设计与优化n nARMSYSTEMDEVELOPERSGUIDE:DESIGNINGARMSYSTEMDEVELOPERSGUIDE:DESIGNINGANDOPTIMIZINGSYSTEMSOFTWAREANDOPTIMIZINGSYSTEMSOFTWARE，ELSEVIERELSEVIER， ANDREWSLOSS,DOMINICSYMES,ANDREWSLOSS,DOMINICSYMES,CHRISWRIGHTCHRISWRIGHT，译者：沈建华，北京航空航天大学，译者：沈建华，北京航空航天大学出版社，出版社，20052005年年5 5月月 ARMSOCARMSOC设计的软件和硬件协同验证设计的软件和硬件协同验证 n n原书名：原书名：CO-VERIFICATIONOFHARDWAREANDCO-VERIFICATIONOFHARDWAREANDSOFTWAREFORARMSOCDESIGNSOFTWAREFORARMSOCDESIGN，ELSEVIERELSEVIER， JASONANDREWSJASONANDREWS，译者：周立功，译者：周立功 等，北京航空等，北京航空航天大学出版社，航天大学出版社，20062006年年8 8月月 基于基于FPGAFPGA的嵌入式开发与应用的嵌入式开发与应用 n n 徐光辉徐光辉 程东旭程东旭 黄如黄如 等等，电子工业出版社电子工业出版社，20062006年年9 9月月 参考文献参考文献(2) 嵌入式软件嵌入式软件 嵌入式系统软件教程嵌入式系统软件教程 n n原书名：原书名：ANEMBEDDEDSOFTWAREPRIMERANEMBEDDEDSOFTWAREPRIMER，ADDISONADDISONWESLEY/PEARSONWESLEY/PEARSON，DAVIDE.SIMONDAVIDE.SIMON，译者：陈向群译者：陈向群，机械工业出版社机械工业出版社，20052005年年9 9月月 嵌入式软件基础：嵌入式软件基础：C C语言与汇编的融合（影印版）语言与汇编的融合（影印版） n nFUNDAMENTALSOFEMBEDDEDSOFTWARE:WHERECANDASSEMBLYFUNDAMENTALSOFEMBEDDEDSOFTWARE:WHERECANDASSEMBLYMEETMEET，PRENTICEHALLPRENTICEHALL， DANIELW.LEWISDANIELW.LEWIS，高等教育出版社，高等教育出版社，20042004年年8 8月月 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 构建嵌入式构建嵌入式LINUXLINUX系统系统 n n原书名：原书名：BUILDINGEMBEDDEDLINUXSYSTEMSBUILDINGEMBEDDEDLINUXSYSTEMS，OREILLYOREILLY， KARIMKARIMYAGHMOURYAGHMOUR，译者：，译者：OREILLYTAIWANOREILLYTAIWAN公司，中国电力出版社，公司，中国电力出版社，20042004年年1212月月 嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统C/OS-IIC/OS-II（第（第2 2版）版） n n原书名：原书名：MICROC/OS-IITHEREAL-TIMEKERNEL,SECONDEDITIOMICROC/OS-IITHEREAL-TIMEKERNEL,SECONDEDITIO，CMPCMP，JEANJ.LABROSSEJEANJ.LABROSSE，译者：邵贝贝，北京航空航天大学出版社，译者：邵贝贝，北京航空航天大学出版社，20032003年年5 5月月 嵌入式软件与嵌入式软件与HOPENHOPEN系统系统 n n钟锡昌钟锡昌 张倪，北京航空航天大学出版社，张倪，北京航空航天大学出版社，20042004年年6 6月月 嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统VxWorksVxWorks及其开发环境及其开发环境TornadoTornadon n孔祥营等，中国电力出版社，孔祥营等，中国电力出版社，20022002参考文献参考文献(3) 嵌入式软件开发环境嵌入式软件开发环境 WINDOWSCEWINDOWSCE嵌入式系统嵌入式系统 n n何宗键，北京航空航天大学何宗键，北京航空航天大学20062006年年9 9月月 深入深入BrewBrew游戏开发游戏开发n n卜佳俊，张海翔，陈天洲，清华大学卜佳俊，张海翔，陈天洲，清华大学20042004 嵌入式实验嵌入式实验 嵌入式嵌入式intelintel架构微机原理实验教程架构微机原理实验教程n n陈章龙，陈天洲等，北京航空航天大学陈章龙，陈天洲等，北京航空航天大学20062006年年8 8月月 嵌入式系统开发原理与实践嵌入式系统开发原理与实践 n n陈文智，清华大学陈文智，清华大学END