嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建

嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
1.1. 嵌入式系統(tǒng)硬件
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功
能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)硬件一般包括處
理器、存儲器、外設(shè)器件和電源等。
1.1.1. 嵌入式處理器
嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器，據(jù)不完全統(tǒng)計，到2000 年全世界
嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000 多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30 幾個系列，其中8051 體
系的占有多半。生產(chǎn)8051 單片機(jī)的半導(dǎo)體廠家有20 多個，共350 多種衍生產(chǎn)品，僅Philips
就有近100 種?，F(xiàn)在幾乎每個半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入式處理器，越來越多的公司有自己的
處理器設(shè)計部門。嵌入式處理器的尋址空間一般從64kB 到16MB，處理速度從0.1 MIPS 到
2000 MIPS，常用封裝從8 個引腳到144 個引腳。根據(jù)其現(xiàn)狀，嵌入式計算機(jī)可以分成下面
幾類。
1.1.1.1. 嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式微處理器的基礎(chǔ)是通用計算機(jī)中的CPU。在應(yīng)用中，將微處理器裝配在專門設(shè)
計的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)體積和功耗。
為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一
樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。
和工業(yè)控制計算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的
優(yōu)點，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件。嵌入式微處
理器及其存儲器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路板上，稱為單板計算機(jī)。如STD-BUS、PC104
等。近年來，德國、日本的一些公司又開發(fā)出了類似“火柴盒”式名片大小的嵌入式計算機(jī)
系列OEM 產(chǎn)品，臺灣研華公司也推出了類似的模組化系統(tǒng)SOM（System On Module）。
嵌入式處理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM
系列等。
嵌入式微處理器又可分為CISC 和RISC 兩類。大家熟悉的大多數(shù)臺式PC 都是使用CISC
微處理器，如Intel 的x86。 RISC 結(jié)構(gòu)體系有兩大主流：Silicon Graphics 公司（硅谷圖形公
司）的MIPS 技術(shù)，ARM 公司的Advanced RISC Machines 技術(shù)。此外Hitachi（日立公司）
也有自己的一套RISC 技術(shù)SuperH。
RISC 和CISC 是目前設(shè)計制造微處理器的兩種典型技術(shù)，雖然它們都是試圖在體系結(jié)
構(gòu)、操作運行、軟件硬件、編譯時間和運行時間等諸多因素中做出某種平衡，以求達(dá)到高效
的目的，但采用的方法不同，因此，在很多方面差異很大，它們主要有：
（1） 指令系統(tǒng)：RISC 設(shè)計者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有
簡單高效的特色。對不常用的功能，常通過組合指令來完成。因此，在RISC 機(jī)器
上實現(xiàn)特殊功能時，效率可能較低。但可以利用流水技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)
和彌補(bǔ)。而CISC 計算機(jī)的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。因
此，處理特殊任務(wù)效率較高。