一、嵌入式處理器內(nèi)核分類
按照體系結(jié)構(gòu)分類,不涉及具體的處理器芯片。嵌入式領(lǐng)域全部是RISC指令集的處理器內(nèi)核。
MIPS：www.mips.com,只設(shè)計內(nèi)核的美國公司
ARM：www.arm.com,只設(shè)計內(nèi)核的英國公司
PowerPC：為IBM和Motorola公司共有的內(nèi)核
68K/COLDFIRE：Motorola公司獨(dú)有的內(nèi)核
二、嵌入式處理器的要求
1.技術(shù)因素：
低功耗(高速不是首要的)
外圍設(shè)備接口豐富程度
2.非技術(shù)因素：
剛好適用、不盲目追求速度,求得芯片成本與功耗、功能的最佳匹配,不多一分、不多一毫
供貨穩(wěn)定持久,不要經(jīng)常升級換代、導(dǎo)致停產(chǎn)
系列化、家族化
三、什么是處理器內(nèi)核？
處理器內(nèi)核是一個設(shè)計,并不是一個芯片
內(nèi)核的設(shè)計一般追求高速度、低功耗、易于集成
內(nèi)核的設(shè)計 VS. 外圍設(shè)備接口的設(shè)計
四、各個內(nèi)核的特點(diǎn)
MIPS core：高速,跨入了64位時代,多core集成;
ARM core：低功耗,javabyte的支持;
PowerPC core：高速與低功耗之間作了妥協(xié),并集成極度豐富的外圍電路接口;
68K/COLDFIRE core：業(yè)界被最廣泛應(yīng)用的嵌入式處理器內(nèi)核,目前還在不停更新
換代與發(fā)展。
1.MIPS內(nèi)核
兩個最重要的MIPS core芯片廠商：PMC和IDT
高端被PMC-Sierra公司做成芯片;低端被IDT公司做成芯片。
PMC-Sierra公司的MIPS處理器被CISCO公司由于歷史用的原因,大量采用在高端路由
器上。
IDT公司在MIPS core上集成PCI接口,廣泛用于LAN Switch;另外也嘗試增加了HDLC,Ethernet,串口,SDRAM控制器、片選,DMA控制器等等外設(shè)接口,意圖用于底端通訊產(chǎn)品。
2.ARM內(nèi)核
ARM內(nèi)核的設(shè)計技術(shù)被授權(quán)給數(shù)百家的半導(dǎo)體廠商,做成不同的SOC芯片。
ARM core在當(dāng)今最活躍的無線局域網(wǎng)、3G、手機(jī)終端、手持設(shè)備、有線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用,其應(yīng)用形式是集成到專用芯片之中作為控制器。
例如：Intersil的802.11B AP芯片組集成了ARM9 core;Broadcom的Lan-Switch芯片組集成了ARM core。
ARM內(nèi)核功耗舉例
ARM1020E Dynamic Power
Dhrystone2.1
得到的數(shù)據(jù)如下：
ARM10E Core 32%
Data Cache 24%
Instruction Cache 22%
Clocks 6%
Instruction MMU 5%
Data MMU 5%
BIU 5%
Buffers 1%
采用ARM內(nèi)核的主要半導(dǎo)體處理器廠商
韓國三星公司：在其面向手持設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理器上都全面采用了arm core,如S3C4510B用于gateway。
Intel公司：從StrongARM到Xscale處理器家族,都是立足于armcore并增加了多媒體指令特性、乃至NP的特性、并進(jìn)一步降低功耗,提高速度。
Motorola公司：在其手持設(shè)備處理器方面從68K內(nèi)核改成了ARM內(nèi)核,從此,手持設(shè)備領(lǐng)域成了ARM core的天下。
Cirrus Logic公司：ep7312等手持設(shè)備處理器,增加MP3以及音頻處理的功能。
3.PowerPC內(nèi)核
PowerPC內(nèi)核被Motorola用于嵌入式領(lǐng)域,至今,已經(jīng)開成在通信領(lǐng)域用得最廣泛的處理器內(nèi)核。該內(nèi)核被摩托羅拉公司設(shè)計到SOC芯片之中形成了一個巨大的嵌入式處理器家族。
中興通信、華為等在其通信產(chǎn)品中大量采用Motorola的PowerPC家族的系列嵌入式處理器。MPC860和MPC8260是其最經(jīng)典的兩款PowerPC內(nèi)核的嵌入式處理器。
4.68K/Coldfire內(nèi)核
68K內(nèi)核是最早在嵌入式領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的內(nèi)核。其最著名的代表芯片是68360。Coldfire繼承了68K的特點(diǎn)并繼續(xù)兼容它。
最近,摩托羅拉已經(jīng)發(fā)布了的第五版本V5的內(nèi)核。
Coldfire內(nèi)核被中上DSP模塊、CAN總線模塊以及一般嵌入式處理器所集成的外設(shè)模塊,從而形成了一系列的嵌入式處理器,在工業(yè)控制、機(jī)器人研究、家電控制等領(lǐng)域被廣泛采用。
我認(rèn)為：嵌入式技術(shù)必將成為IT領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。無論在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域、手持設(shè)備領(lǐng)域、數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域、信息家電領(lǐng)域,你都必將要以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ),才能進(jìn)一步開發(fā)本領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備。
五、嵌入式技術(shù)要素
計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)知識
邏輯電路設(shè)計知識
C語言編程知識
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)知識
六、嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：手持設(shè)備
ARM因為其低功耗以及對javabyte的支持等豐富的特性、也由于ARM core的快速設(shè)計發(fā)展,目前, ARM取得了在手持設(shè)備 領(lǐng)域(PDA、手機(jī)、手持設(shè)備)的領(lǐng)導(dǎo)地位。
Intel公司StrongARM取得了巨大的成功,PLAM公司宣布在其新的PDA中使用ARM core的處理器。
其它：AMD的MIPS core的Au1000/1100/1500系列;***的某些處理器系列,SH3,NEC VR41xx等;屬于非主流手持設(shè)備處理器。
七、數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域：百家爭鳴
摩托羅拉基于PowerPC內(nèi)核的PowerQUICC,PowerQUICC II,and PowerQUICC III家族數(shù)十種型號的嵌入式通信處理器
三星基于ARM內(nèi)核的4510、4530、44B0等型號
Intel公司Xscale系列中PXA425等
NP(Network Processor)：由專用A SIC發(fā)展成可編程包轉(zhuǎn)發(fā)處理器。 例如：IBM的PowerNP系列以及摩托羅拉的 C-Port、Intel的IXP系列等。
八、選用嵌入式處理器的原則
是不是越通用越好？
是不是速度越快越好？
基于工程的理由：
有bug改得快,供貨穩(wěn)定長久,家族系列兼容性好,上手之后產(chǎn)品開發(fā)很快,選非主流或者說小廠的東西,是“勇敢者的選擇”。你敢冒產(chǎn)品失敗的風(fēng)險嗎？設(shè)計出來之后,廠商告訴你,芯片供貨周其很長;過了半年,你發(fā)現(xiàn)不同批次的芯片焊在析子上結(jié)果不一樣,你改設(shè)計？再過半年,廠商告訴你,我們停產(chǎn)了,有新的,你跟著升級吧？……
九、結(jié)論與展望
結(jié)論：SOC(System on a Chip)片 上系統(tǒng),意即在一個芯片上設(shè)計了整個系統(tǒng)。 嵌入式處理器就是一個SOC。SOC的目 標(biāo)是更專 用 的,不是通用的。它要求剛剛合用、最低的成本代價、最高的集成度。以它為核心的產(chǎn)品將因此能夠更快上市、成本理低、功能更豐富、體積更小、功耗更低。
展望：未來的嵌入式處理器的競爭將導(dǎo)常激烈,不但要集成更加豐富的新型外設(shè)接口,也需要不能因此忽略了功耗,還要提供更強(qiáng)的計算能力以及集成各種特殊的協(xié)處理器(例如DSP運(yùn)算、多媒體硬件部件、java加速等等),還有一點(diǎn)：硅片面積導(dǎo)致的芯片制造成本。
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66821730(技術(shù)支持)
