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1、1嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统杨剑锋杨剑锋杨剑锋杨剑锋2 2嵌入式系统硬件部分嵌入式系统软件部分如人的灵魂，掌控着所有硬件的操作模式。通过优异的操作系统以及应用程序，把硬件功能发挥到及至。如人的手、脚、头脑及感觉神经等部位，掌控了嵌入式系统的先天功能。如运算能力和扩展功能等。3 31 1 嵌入式微处理器的发展嵌入式微处理器的发展嵌入式微处理器的发展嵌入式微处理器的发展?初期的划分初期的划分初期的划分初期的划分：一般用途型一般用途型一般用途型一般用途型（仅包含单纯的（仅包含单纯的（仅包含单纯的（仅包含单纯的CPUCPU）单片机控制器型单片机控制器型单片机控制器型单片机
2、控制器型（将（将（将（将CPUCPU、ROMROM、RARAMM、I/OI/O做在一芯片上）做在一芯片上）做在一芯片上）做在一芯片上）4 4?以处理器的位数来划分以处理器的位数来划分以处理器的位数来划分以处理器的位数来划分Pentium Pentium II/IIIII/III80386 80386 80486 80486 68000/10/68000/10/20/30/4020/30/408086 8086 802868028680186 80186 Z8000Z80008085 68098085 6809Z80 6502 Z80 6502 680268024004400440404040一
3、般用途一般用途一般用途一般用途型型型型MIPS 64 MIPS 64 CORECOREARM ARM RISC RISC CORECOREMIPS 32 MIPS 32 CORECORE8096/978096/9768200682008048/49/508048/49/508051/528051/526801/04/05 6801/04/05 Z8Z8TMS1000TMS1000COPSCOPS单片机型单片机型单片机型单片机型6464位位位位3232位位位位1616位位位位8 8位位位位4 4位位位位5 5?不同等级的处理器应用：不同等级的处理器应用：不同等级的处理器应用：不同等级的处理器应用
4、：高级工作站高级工作站高级工作站高级工作站 新型电脑游戏机新型电脑游戏机新型电脑游戏机新型电脑游戏机 各种多媒体各种多媒体各种多媒体各种多媒体应用应用应用应用6464位位位位MODEM MODEM 掌上电脑掌上电脑掌上电脑掌上电脑 路由器路由器路由器路由器 数码相机数码相机数码相机数码相机GPRS GPRS 网络家庭网络家庭网络家庭网络家庭3232位位位位手机手机手机手机 摄象机摄象机摄象机摄象机 录象机录象机录象机录象机 各种多媒体应用各种多媒体应用各种多媒体应用各种多媒体应用1616位位位位电视游戏机电视游戏机电视游戏机电视游戏机 空调空调空调空调 传真机传真机传真机传真机 电话录音电话录
5、音电话录音电话录音8 8位位位位遥控器遥控器遥控器遥控器 相机相机相机相机 防盗器防盗器防盗器防盗器 玩具玩具玩具玩具 简易计量表等简易计量表等简易计量表等简易计量表等4 4位位位位应用产品应用产品应用产品应用产品嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器6 61.1 1.1 四位及八位嵌入式系统微处理器四位及八位嵌入式系统微处理器四位及八位嵌入式系统微处理器四位及八位嵌入式系统微处理器27 71.2 161.2 16位以上嵌入式系统微处理器位以上嵌入式系统微处理器位以上嵌入式系统微处理器位以上嵌入式系统微处理器8 81.3 1.3 协处理器（协处理器（协处理器（协处理器（CoCo-pr
6、ocessorprocessor）?IntelIntel推出的协处理器及其搭配的推出的协处理器及其搭配的推出的协处理器及其搭配的推出的协处理器及其搭配的X86X86架构架构架构架构Intel 80487Intel 80487Intel 80486SXIntel 80486SXIntel 80387Intel 80387Intel 80386SXIntel 80386SXIntel 80287Intel 80287Intel 80286Intel 80286Intel 8087Intel 8087Intel 8080Intel 8080协处理器名协处理器名协处理器名协处理器名微处理器名微处理器名
7、微处理器名微处理器名9 91.4 1.4 RISCRISC和和和和CISC CISC 计算机自计算机自4040年代中叶问世以来，其体系结构的年代中叶问世以来，其体系结构的发展经历了：发展经历了：简单简单简单简单复杂复杂复杂复杂极其复杂极其复杂极其复杂极其复杂简单简单简单简单复杂复杂复杂复杂极其复杂极其复杂极其复杂极其复杂1010CISCCISC计算机计算机计算机计算机?复杂指令集计算机复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Complex Instruction Set ComputerComputer 背景背景背景背景:存储资源紧缺存储资源紧缺存储资源紧缺存储资源紧
8、缺,强调编译优化强调编译优化强调编译优化强调编译优化 增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统来实现。令系统来实现。令系统来实现。令系统来实现。1111CISCCISC的特点的特点的特点的特点?为节省存储空间，强调高代码密度，为节省存储空间，强调高代码密度，为节省存储空间，强调高代码密度，为节省存
9、储空间，强调高代码密度，?指令格式不固定，指令可长可短，操作数指令格式不固定，指令可长可短，操作数指令格式不固定，指令可长可短，操作数指令格式不固定，指令可长可短，操作数可多可少；可多可少；可多可少；可多可少；?寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器；，也可来自存储器；，也可来自存储器；，也可来自存储器；?采用微程序控制，执行每条指令均需完成采用微程序控制，执行每条指令均需完成采用微程序控制，执行每条指令均需完成采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列；一个微指令
10、序列；一个微指令序列；一个微指令序列；?CPI CPI ，指令越复杂，指令越复杂，指令越复杂，指令越复杂，CPICPI越大。越大。越大。越大。1212CISCCISCCISCCISC的主要缺点的主要缺点的主要缺点的主要缺点?指令使用频度不均衡。指令使用频度不均衡。高频度使用的指令占据了绝大部分的执行时间，扩充的复高频度使用的指令占据了绝大部分的执行时间，扩充的复杂指令往往是低频度指令。杂指令往往是低频度指令。?大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSIVLSI工艺工艺 VLSIVLSI的出现，使单芯片处理机希望采用规整的硬联逻辑实的出现，使单芯片处理机希望
11、采用规整的硬联逻辑实现，而不希望用微程序，因为微程序的使用反而制约了速现，而不希望用微程序，因为微程序的使用反而制约了速度提高。度提高。(微码的存控速度比微码的存控速度比CPUCPU慢慢5 5-1010倍倍)。?软硬功能分配软硬功能分配 复杂指令增加硬件的复杂度，使指令执行周期大大加长，复杂指令增加硬件的复杂度，使指令执行周期大大加长，直接访存次数增多，数据重复利用率低。直接访存次数增多，数据重复利用率低。?不利于先进指令级并行技术的采用不利于先进指令级并行技术的采用31313RISCRISC基本设计思想基本设计思想基本设计思想基本设计思想?减小减小CPI:CPI:CPUtimeCPUtime
12、=InstrInstr_Count*CPI*_Count*CPI*Clock_cycleClock_cycle?精简指令集精简指令集:保留最基本的保留最基本的,去掉复杂、使用频去掉复杂、使用频度不高的指令度不高的指令?采用采用Load/StoreLoad/Store结构，有助于减少指令格式结构，有助于减少指令格式，统一存储器访问方式，统一存储器访问方式?采用硬接线控制代替微程序控制采用硬接线控制代替微程序控制1414RISCRISCRISCRISC精华精华精华精华:减少指令平均执行周期数减少指令平均执行周期数减少指令平均执行周期数减少指令平均执行周期数?CPUtimeCPUtime=IC*=I
13、C*CPICPI*CC*CC ICICRISCRISC IC IC CISCCISC,30%,30%-40%40%CCCCRISCRISC CC CCCISCCISC，CPICPIRISCRISC CPI CPICISCCISC差距在缩小差距在缩小差距在缩小差距在缩小超标量、超流水线、超标量、超流水线、超标量、超流水线、超标量、超流水线、VLIWVLIW等系统结构，等系统结构，等系统结构，等系统结构，目标在于减小目标在于减小目标在于减小目标在于减小CPICPI，可使可使可使可使CPI1CPI11515RISCRISC的提出与发展的提出与发展的提出与发展的提出与发展?Load/StoreLoad
14、/Store结构提出：结构提出：结构提出：结构提出：CDC6600(1963)CDC6600(1963)-CRAY1(1976)CRAY1(1976)?RISCRISC思想最早在思想最早在思想最早在思想最早在IBMIBM公司提出，但不叫公司提出，但不叫公司提出，但不叫公司提出，但不叫RISCRISC，IBM801IBM801处理器是公认体现处理器是公认体现处理器是公认体现处理器是公认体现RISCRISC思想的机器。思想的机器。思想的机器。思想的机器。?19801980年，年，年，年，BerkeleyBerkeley的的的的PattersonPatterson和和和和DizelDizel提出提出
15、提出提出RISCRISC名词，并研制了名词，并研制了名词，并研制了名词，并研制了RISCRISC-,实验样机。实验样机。实验样机。实验样机。?19811981年年年年StenfordStenford的的的的HennessyHennessy研制研制研制研制MIPSMIPS芯片。芯片。芯片。芯片。?8585年后推出商品化年后推出商品化年后推出商品化年后推出商品化RISC:MIPS1(1986)RISC:MIPS1(1986)和和和和SPARC V1(1987)SPARC V1(1987)1616高性能高性能高性能高性能RISCRISC处理器典型处理器典型处理器典型处理器典型?SUNSUN公司的公司
16、的公司的公司的SPARC(1987)SPARC(1987)?MIPSMIPS公司的公司的公司的公司的SGI:MIPS(1986)SGI:MIPS(1986)?HPHP公司的公司的公司的公司的PAPA-RISC,RISC,?IBM,MotorolaIBM,Motorola公司的公司的公司的公司的PowerPCPowerPC?DECDEC、CompacCompac公司的公司的公司的公司的Alpha AXPAlpha AXP?IBMIBM的的的的RS6000(1990)RS6000(1990)第一台第一台第一台第一台Superscalar RISCSuperscalar RISC机机机机17171.
17、5 1.5 数字信号处理器数字信号处理器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离散余弦变换离散余弦变换(DCT)DCT)?Finite Finite ImpluseImpluse ResponesRespones?F Filterilter1niiiX Y=1818Process ability Process ability Process ability Process ability?New ApplicationsNew
18、 ApplicationsNew ApplicationsNew Applications19751975198019801985198519901990199519952000200010,00010,0001,0001,00010101001001 10.10.1MIPSMIPS808680868086PentiumIVPentiumPentium IVIV802868028680286i386i386i386i486i486i486PentiumPentiumPentium PentiumIIPentiumPentium II IIPentiumIIIPentiumPentium III
19、III419192 2 嵌入式片上系统嵌入式片上系统嵌入式片上系统嵌入式片上系统(SoCSoC)?SoCSoC-System on ChipSystem on Chip?CPU+DSP+USB+TCP/IP+GPRS+GSM+CPU+DSP+USB+TCP/IP+GPRS+GSM+IEEE1394+BLUETOOCH+IEEE1394+BLUETOOCH+?SOCSOC的优点的优点的优点的优点:改变内部工作电压，减少功耗改变内部工作电压，减少功耗改变内部工作电压，减少功耗改变内部工作电压，减少功耗 减少芯片对外管脚数，简化制造过程减少芯片对外管脚数，简化制造过程减少芯片对外管脚数，简化制造过程
20、减少芯片对外管脚数，简化制造过程 减少外围驱动与电路板之间的信号传递，提高速度减少外围驱动与电路板之间的信号传递，提高速度减少外围驱动与电路板之间的信号传递，提高速度减少外围驱动与电路板之间的信号传递，提高速度 内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时引起的内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时引起的内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时引起的内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时引起的干扰干扰干扰干扰20202.1 2.1 SOCSOC的设计开发的设计开发的设计开发的设计开发2121SOC System on ChipSOC System on Chip简介简介简介简介?从狭义角度讲，
21、它是信息系统的芯片集成从狭义角度讲，它是信息系统的芯片集成从狭义角度讲，它是信息系统的芯片集成从狭义角度讲，它是信息系统的芯片集成，是将系统集成在一块芯片上，是将系统集成在一块芯片上，是将系统集成在一块芯片上，是将系统集成在一块芯片上?从广义角度讲，从广义角度讲，从广义角度讲，从广义角度讲，SoCSoC就是一个微小型系统就是一个微小型系统就是一个微小型系统就是一个微小型系统?SoCSoC不是各个芯片功能的简单叠加，而是不是各个芯片功能的简单叠加，而是不是各个芯片功能的简单叠加，而是不是各个芯片功能的简单叠加，而是从整个系统的功能和性能出发，用软硬结从整个系统的功能和性能出发，用软硬结从整个系统
22、的功能和性能出发，用软硬结从整个系统的功能和性能出发，用软硬结合的设计和验证方法，利用合的设计和验证方法，利用合的设计和验证方法，利用合的设计和验证方法，利用IPIP复用及深亚复用及深亚复用及深亚复用及深亚微米技术，在一个芯片上实现复杂的功能微米技术，在一个芯片上实现复杂的功能微米技术，在一个芯片上实现复杂的功能微米技术，在一个芯片上实现复杂的功能?SoCSoC是是是是ASIC(Application Specific ASIC(Application Specific Integrated Circuits)Integrated Circuits)设计方法学中的新技设计方法学中的新技设计方法
23、学中的新技设计方法学中的新技术术术术2222SoCSoC 是市场和技术共同推动的结果是市场和技术共同推动的结果是市场和技术共同推动的结果是市场和技术共同推动的结果?从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提从市场层面上看，人们对集成系统的需求也在提高高高高 据预测，据预测，据预测，据预测，SoCSoC 销售额将从销售额将从销售额将从销售额将从2002 2002 年的年的年的年的136136亿美元，增亿美元，增亿美元，增亿美元，增长到长到长到长到2007 2007 年的年的年的年的347 347 亿美元，年增长率
24、超过亿美元，年增长率超过亿美元，年增长率超过亿美元，年增长率超过20%20%。?从技术层面上看，以下几个方面推动了从技术层面上看，以下几个方面推动了从技术层面上看，以下几个方面推动了从技术层面上看，以下几个方面推动了SoCSoC 技技技技术的发展术的发展术的发展术的发展 微电子技术的不断创新和发展微电子技术的不断创新和发展微电子技术的不断创新和发展微电子技术的不断创新和发展 计算机性能的大幅度提高计算机性能的大幅度提高计算机性能的大幅度提高计算机性能的大幅度提高 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
25、的自动化和智能化程度不断提高 硬件描述语言的发展硬件描述语言的发展硬件描述语言的发展硬件描述语言的发展2323SoCSoC 芯片设计中芯片设计中芯片设计中芯片设计中 的的的的IP IP 模块模块模块模块?SoCSoC 的设计基础是的设计基础是的设计基础是的设计基础是IPIP（Intellectual Intellectual PropertyProperty）复用技术。复用技术。复用技术。复用技术。?已有的已有的已有的已有的IC IC 电路以模块的形式在电路以模块的形式在电路以模块的形式在电路以模块的形式在SoCSoC 芯片芯片芯片芯片设计中调用这些可以被重复使用的设计中调用这些可以被重复使用
26、的设计中调用这些可以被重复使用的设计中调用这些可以被重复使用的IC IC 模块模块模块模块就叫做就叫做就叫做就叫做IP IP 模块模块模块模块?IP IP 模块是一种预先设计好，已经过验证模块是一种预先设计好，已经过验证模块是一种预先设计好，已经过验证模块是一种预先设计好，已经过验证，具有某种确定功能的集成电路、器件或，具有某种确定功能的集成电路、器件或，具有某种确定功能的集成电路、器件或，具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。它有部件。它有部件。它有部件。它有3 3 种不同形式：软种不同形式：软种不同形式：软种不同形式：软IP IP 核核核核(soft IP soft IP core)co
27、re)、固固固固IP IP 核核核核(firm IP core)firm IP core)和硬和硬和硬和硬IP IP 核核核核(hard IP core)hard IP core)2424SoCSoC的发展重点的发展重点的发展重点的发展重点?总线结构及互连技术总线结构及互连技术总线结构及互连技术总线结构及互连技术?软、硬件的协同设计技术软、硬件的协同设计技术软、硬件的协同设计技术软、硬件的协同设计技术?IPIP可重用技术可重用技术可重用技术可重用技术?低功耗设计技术低功耗设计技术低功耗设计技术低功耗设计技术?可测性设计方法学可测性设计方法学可测性设计方法学可测性设计方法学?超深亚微米实现技术超
28、深亚微米实现技术超深亚微米实现技术超深亚微米实现技术52525SoCSoC具有的优势具有的优势具有的优势具有的优势?降低耗电量：随电子产品向小型化、便携化发展，对其降低耗电量：随电子产品向小型化、便携化发展，对其降低耗电量：随电子产品向小型化、便携化发展，对其降低耗电量：随电子产品向小型化、便携化发展，对其省电需求将大幅提升，由于省电需求将大幅提升，由于省电需求将大幅提升，由于省电需求将大幅提升，由于SoCSoC 产品多采用内部讯号的产品多采用内部讯号的产品多采用内部讯号的产品多采用内部讯号的传输，可以大幅降低功耗。传输，可以大幅降低功耗。传输，可以大幅降低功耗。传输，可以大幅降低功耗。?减少
29、体积：数颗减少体积：数颗减少体积：数颗减少体积：数颗IC IC 整合为一颗整合为一颗整合为一颗整合为一颗SoCSoC 后，可有效缩小电后，可有效缩小电后，可有效缩小电后，可有效缩小电路板上占用的面积，达到重量轻、体积小的特色。路板上占用的面积，达到重量轻、体积小的特色。路板上占用的面积，达到重量轻、体积小的特色。路板上占用的面积，达到重量轻、体积小的特色。?丰富系统功能：随微电子技术的发展，在相同的内部空丰富系统功能：随微电子技术的发展，在相同的内部空丰富系统功能：随微电子技术的发展，在相同的内部空丰富系统功能：随微电子技术的发展，在相同的内部空间内，间内，间内，间内，SoCSoC 可整合更多
30、的功能元件和组件，丰富系统功可整合更多的功能元件和组件，丰富系统功可整合更多的功能元件和组件，丰富系统功可整合更多的功能元件和组件，丰富系统功能。能。能。能。?提高速度：随着芯片内部信号传递距离的缩短，信号的提高速度：随着芯片内部信号传递距离的缩短，信号的提高速度：随着芯片内部信号传递距离的缩短，信号的提高速度：随着芯片内部信号传递距离的缩短，信号的传输效率将提升，而使产品性能有所提高。传输效率将提升，而使产品性能有所提高。传输效率将提升，而使产品性能有所提高。传输效率将提升，而使产品性能有所提高。?节省成本：理论上，节省成本：理论上，节省成本：理论上，节省成本：理论上，IP IP 模块的出现
31、可以减少研发成本，模块的出现可以减少研发成本，模块的出现可以减少研发成本，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。不过，在实际应用中降低研发时间，可适度节省成本。不过，在实际应用中降低研发时间，可适度节省成本。不过，在实际应用中降低研发时间，可适度节省成本。不过，在实际应用中，由于芯片结构的复杂性增强，也有可能导致测试成本，由于芯片结构的复杂性增强，也有可能导致测试成本，由于芯片结构的复杂性增强，也有可能导致测试成本，由于芯片结构的复杂性增强，也有可能导致测试成本增加，及生产成品率下降。增加，及生产成品率下降。增加，及生产成品率下降。增加，及生产成品率下降。26263 3 整
32、和型嵌入式处理器整和型嵌入式处理器整和型嵌入式处理器整和型嵌入式处理器?目前嵌入式处理器按其体系结构的不同可目前嵌入式处理器按其体系结构的不同可目前嵌入式处理器按其体系结构的不同可目前嵌入式处理器按其体系结构的不同可分为五大类分为五大类分为五大类分为五大类 ARMARM MIPSMIPS POWER PCPOWER PC X86X86 SHSH系列系列系列系列2727EMBEDDED MICROPROCESSOR UNIT(EMPU)MIPS RISCSH/HP RISCARM RISCX86POWER PCARMxARMxxStrongARMXScaleARM7ARM9ARM9EARM10E
33、ARM1132 Bit64 BitM4K4KxPro24K5Kx20KcSH1SH2SH3SH4SH5186/386/486MotorolaIBM603ee300e500PPC405PPC44032 Bit64 BitIntelAMDVIATransmetaGeodeNehemiahEfficeon28283.1 3.1 ARM ARM 公司的公司的公司的公司的ARM RISCARM RISC处理器处理器处理器处理器?ARM 7 Thumb ARM 7 Thumb 家族家族家族家族?ARM 9 Thumb ARM 9 Thumb 家族家族家族家族?ARM 10 Thumb ARM 10 Thu
34、mb 家族家族家族家族292930303 3.2.2 Intel Intel StrongARMStrongARM?StrongARMStrongARM 110110?StrongARMStrongARM 11001100?StrongARMStrongARM 11101110?StrongARMStrongARM 111111116313132323 3.3.3 德州仪器德州仪器德州仪器德州仪器TMS320 DSPTMS320 DSP处理器处理器处理器处理器?TMS320C5X DSPTMS320C5X DSP家族家族家族家族?TMS320C6X DSPTMS320C6X DSP家族家族家族
35、家族33333 3.4.4 PhilipsPhilips公司的公司的公司的公司的TrimediaTrimedia34343.53.5德州仪器德州仪器德州仪器德州仪器OMAPOMAP处理器处理器处理器处理器35353 3.6.6 INTELINTEL的的的的XscaleXscale架构处理器架构处理器架构处理器架构处理器基于ARM V5TE体系结构兼容ARM V5TE ISA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、数据和微小数据缓存写缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲器电源管理性能监控调试JTAG单元以及协处理器接口MAC协处理器内核存储总线363673737Th
36、in ClientsThin ClientsNetwork DevicesNetwork DevicesOffice Office AutomationAutomationKiosk/ATMKiosk/ATMGame PlatformsGame PlatformsIndustrialIndustrialAutomationAutomationEmbedded DevicesEmbedded DevicesRetail POSRetail POSSetSet-TopTop-BoxBoxGateway/Media StoreGateway/Media StoreIntel Architecture
37、Intel XScale38383 3.7.7 MIPS RISCMIPS RISC39394040?从从从从19861986年推出年推出年推出年推出R2000R2000处理器以来，陆续推出处理器以来，陆续推出处理器以来，陆续推出处理器以来，陆续推出R3000R3000、R4000R4000、R8000R8000等。等。等。等。?之后之后之后之后,MIPSMIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌公司的战略发生变化，把重点放在嵌公司的战略发生变化，把重点放在嵌公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。入式系统。入式系统。入式系统。?19991999年，年，年，年，MIPSMIPS公司发布了公司发
38、布了公司发布了公司发布了MIPS32MIPS32和和和和MIPS64MIPS64体体体体系结构标准，集成了原来所有的系结构标准，集成了原来所有的系结构标准，集成了原来所有的系结构标准，集成了原来所有的MIPSMIPS指令集，指令集，指令集，指令集，并且增加了许多更强大的功能。并且增加了许多更强大的功能。并且增加了许多更强大的功能。并且增加了许多更强大的功能。?此后此后此后此后MIPSMIPS公司又陆续开发了高性能、低功耗的公司又陆续开发了高性能、低功耗的公司又陆续开发了高性能、低功耗的公司又陆续开发了高性能、低功耗的3232位和位和位和位和6464位处理器内核。位处理器内核。位处理器内核。位处
39、理器内核。4141?在在在在MIPSMIPS的的的的3232位内核中位内核中位内核中位内核中 4 4K K系列对应于系列对应于系列对应于系列对应于SOCSOC应用设计；应用设计；应用设计；应用设计；M4KM4K系列内核是为在下一代消费电子、网络、宽带应用中越来越受欢系列内核是为在下一代消费电子、网络、宽带应用中越来越受欢系列内核是为在下一代消费电子、网络、宽带应用中越来越受欢系列内核是为在下一代消费电子、网络、宽带应用中越来越受欢迎的多迎的多迎的多迎的多CPU SOCCPU SOC所设计；所设计；所设计；所设计；4 4KEKE系列具有目前系列具有目前系列具有目前系列具有目前3232位通用嵌入式
40、处理器中最高的位通用嵌入式处理器中最高的位通用嵌入式处理器中最高的位通用嵌入式处理器中最高的DMIPS/MHzDMIPS/MHz性能指性能指性能指性能指标；标；标；标；4 4KSKS系列由于采用了特殊的系列由于采用了特殊的系列由于采用了特殊的系列由于采用了特殊的SmartMIPSSmartMIPS体系结构，特别适用于需要安体系结构，特别适用于需要安体系结构，特别适用于需要安体系结构，特别适用于需要安全数据传输的领域，比如网络、智能卡等；全数据传输的领域，比如网络、智能卡等；全数据传输的领域，比如网络、智能卡等；全数据传输的领域，比如网络、智能卡等；Pro SeriesPro Series系列则
41、通过特有的系列则通过特有的系列则通过特有的系列则通过特有的CorExtendCorExtend技术，使得技术，使得技术，使得技术，使得SOCSOC设计获得了设计获得了设计获得了设计获得了空前的灵活性；空前的灵活性；空前的灵活性；空前的灵活性；2424K K系列除了支持系列除了支持系列除了支持系列除了支持CorExtendCorExtend技术以外，还为技术以外，还为技术以外，还为技术以外，还为JavaJava和图形应用做了特和图形应用做了特和图形应用做了特和图形应用做了特别的优化。别的优化。别的优化。别的优化。?5 5K K和和和和2020KcKc系列属于系列属于系列属于系列属于MIPSMIP
42、S的的的的6464位内核位内核位内核位内核 5 5K K能提供能提供能提供能提供1.41.4DMIPS/MHzDMIPS/MHz的性能以及最低的性能以及最低的性能以及最低的性能以及最低350350MHzMHz的运行速率。的运行速率。的运行速率。的运行速率。2020KcKc是当今最快的可授权嵌入式处理器内核。一般运行在是当今最快的可授权嵌入式处理器内核。一般运行在是当今最快的可授权嵌入式处理器内核。一般运行在是当今最快的可授权嵌入式处理器内核。一般运行在600600MHzMHz，具有具有具有具有7 7段流水线的段流水线的段流水线的段流水线的2020KcKc内核，能提供内核，能提供内核，能提供内核
43、，能提供1.21.2GFLOPSGFLOPS的峰值浮点运算能力的峰值浮点运算能力的峰值浮点运算能力的峰值浮点运算能力。424284343?在嵌入式处理器市场中，基于在嵌入式处理器市场中，基于在嵌入式处理器市场中，基于在嵌入式处理器市场中，基于MIPSMIPS内核的处理内核的处理内核的处理内核的处理器占据了相当大的数量器占据了相当大的数量器占据了相当大的数量器占据了相当大的数量?20022002年，一共付运了年，一共付运了年，一共付运了年，一共付运了87008700万片采用万片采用万片采用万片采用MIPSMIPS内核的内核的内核的内核的嵌入式处理器。嵌入式处理器。嵌入式处理器。嵌入式处理器。?份
44、额仅次于份额仅次于份额仅次于份额仅次于ARMARM位居全球第二。位居全球第二。位居全球第二。位居全球第二。?在目前快速增长的比如在目前快速增长的比如在目前快速增长的比如在目前快速增长的比如Cable ModemCable Modem、DSL DSL ModemModem、DVDDVD录像机等领域内，录像机等领域内，录像机等领域内，录像机等领域内，MIPSMIPS的市场份的市场份的市场份的市场份额位居第一。额位居第一。额位居第一。额位居第一。?MIPSMIPS的合作伙伴包括了的合作伙伴包括了的合作伙伴包括了的合作伙伴包括了AMDAMD，IDTIDT，NECNEC，TITI，SONYSONY等众多
45、厂商等众多厂商等众多厂商等众多厂商44443.8 3.8 MotorolaMotorola的的的的DragonBallDragonBall VZ VZ 45453.9 3.9 AlchemyAlchemy处理器处理器处理器处理器?AMDAMD公司在收购了公司在收购了公司在收购了公司在收购了Alchemy Alchemy Semiconductor Inc.Semiconductor Inc.之后，推出了一系列之后，推出了一系列之后，推出了一系列之后，推出了一系列的基于的基于的基于的基于MIPSMIPS体系结构的体系结构的体系结构的体系结构的AlchemyAlchemy处理器处理器处理器处理器?
46、用途：用途：用途：用途：便携式设备、便携式设备、便携式设备、便携式设备、VoIPVoIP设备、设备、设备、设备、NASNAS单元单元单元单元?AMD AlchemyAMD Alchemy处理器家族包括处理器家族包括处理器家族包括处理器家族包括Au1000Au1000、Au1100Au1100、Au1500Au1500和和和和Au1550Au1550等四款等四款等四款等四款464647473.10 3.10 Power PCPower PC体系结构体系结构体系结构体系结构?MotorolaMotorola半导体（现半导体（现半导体（现半导体（现FreescaleFreescale半导体）半导体）
47、半导体）半导体）联合联合联合联合IBMIBM以及苹果电脑以及苹果电脑以及苹果电脑以及苹果电脑4848949493.11 3.11 X86X86体系结构体系结构体系结构体系结构?Intel X86Intel X86体系结构体系结构体系结构体系结构?AMDAMD最新的最新的最新的最新的X86X86体系结构嵌入式处理器产体系结构嵌入式处理器产体系结构嵌入式处理器产体系结构嵌入式处理器产品为品为品为品为Geode Geode 系列处理器系列处理器系列处理器系列处理器?Geode GX DB533,Geode GX DB533,采用采用采用采用Geode 533Geode 533的嵌入的嵌入的嵌入的嵌入
48、式硬件系统式硬件系统式硬件系统式硬件系统50503.12 3.12 SHSH体系结构体系结构体系结构体系结构?SH(SH(SuperHSuperH)系列是由前日立半导体公司系列是由前日立半导体公司系列是由前日立半导体公司系列是由前日立半导体公司（现（现（现（现RenesasRenesas公司）推出的嵌入式处理器公司）推出的嵌入式处理器公司）推出的嵌入式处理器公司）推出的嵌入式处理器?SHSH系列的系列的系列的系列的CPUCPU指令格式是固定的，只有一指令格式是固定的，只有一指令格式是固定的，只有一指令格式是固定的，只有一个字长，绝大多数指令是单周期完成的，个字长，绝大多数指令是单周期完成的，个
49、字长，绝大多数指令是单周期完成的，个字长，绝大多数指令是单周期完成的，即使是复杂的乘加指令也仅需即使是复杂的乘加指令也仅需即使是复杂的乘加指令也仅需即使是复杂的乘加指令也仅需2 2个时钟周个时钟周个时钟周个时钟周期期期期?为了克服内存访问的瓶颈，为了克服内存访问的瓶颈，为了克服内存访问的瓶颈，为了克服内存访问的瓶颈，SHSH的的的的CPUCPU简化简化简化简化寻址方式，采用寻址方式，采用寻址方式，采用寻址方式，采用Load/Store(Load/Store(装载装载装载装载/存储存储存储存储)结结结结构，并且在片内设置高速缓存，以减少访构，并且在片内设置高速缓存，以减少访构，并且在片内设置高速
50、缓存，以减少访构，并且在片内设置高速缓存，以减少访问内存的时间问内存的时间问内存的时间问内存的时间5151?19991999年底，年底，年底，年底，SHSH系列累计生产达系列累计生产达系列累计生产达系列累计生产达1.181.18亿片亿片亿片亿片。?SHSH系列投入市场后，用量最多的是工业，系列投入市场后，用量最多的是工业，系列投入市场后，用量最多的是工业，系列投入市场后，用量最多的是工业，占总量的占总量的占总量的占总量的36%36%，第二位是办公自动化，占，第二位是办公自动化，占，第二位是办公自动化，占，第二位是办公自动化，占总量的总量的总量的总量的26%26%；第三位是消费领域；再其次；第三