嵌入式主流處理器有哪些?這裡簡直「滿漢全席」

嵌入式現在發展這麼快,很多人都投身到嵌入式的學習中來了,很多人都會對嵌入式處理器有或多或少的疑惑,而且這也是學習嵌入式必須要了解學習的,那麼問題來了,嵌入式處理器是什麼,嵌入式主流的處理器有哪些呢?我想學過嵌入式的人應該是知道一些嵌入式處理器,以及一小部分主流處理器,在這裡給你更全的。

首先我們要先來了解嵌入式處理器,不然的話會對接下來嵌入式處理器分類會有疑惑。嵌入式處理器是嵌入式系統的核心,是控制、輔助系統運行的硬件單元,他的範圍廣闊,應用廣,由最初的4位到現在的32位,這都是嵌入式處理器的發展。

現在有嵌入式功能特點的處理器已經超過1000種了,流行體系結構包括MCU,MPU等30多個系列。就對於嵌入式系統的廣闊發展,很多半導體廠商都在大規模生產嵌入式處理器,並且公司自主設計處理器也已經成為了未來嵌入式領域的一大趨勢

嵌入式處理器做為嵌入式系統的核心,嵌入式處理器擔負著控制、系統工作的重要任務,使宿主設備功能智能化、靈活設計和操作簡便。為合理高效的完成這些任務,一般說,嵌入式處理器具有以下特點:很強的實時多任務支持能力,存儲區保護功能,可擴展的微處理器結構,較強的中斷處理能力,低功耗。

那麼就來看嵌入式主流的處理器都有哪些

(1)嵌入式ARM微處理器(嵌入式微處理器結構)

ARM微處理器的由來與發展

ARM(Advanced RISC Machines),既可以認為是一個公司的名字,也可以認為是對一類微處理器的通稱,還可以認為是一種技術的名字。目前,採用ARM技術知識產權(IP)核的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器。它是一種高性能、低功耗的32位微處器,它被廣泛應用於嵌入式系統中。基於ARM技術的微處理器應用約佔據了32位RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。ARM9代表了ARM公司主流的處理器,已經在手持電話、機頂盒、數碼像機、GPS、個人數字助理以及因特網設備等方面有了廣泛的應用。

ARM微處理器的應用領域

ARM微處理器是目前應用領域非常廣的處理器,到目前為止,ARM微處理器及技術的應用幾乎已經遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場,深入到各個領域。

1、工業控制領域:作為32的RISC架構,基於ARM核的微控制器芯片不但佔據了高端微控制器市場的大部分市場份額,同時也逐漸向低端微控制器應用領域擴展,ARM微控制器的低功耗、高性價比,向傳統的8位/16位微控制器提出了挑戰。

2、無線通訊領域:目前已有超過85%的無線通訊設備採用了ARM技術,ARM以其高性能和低成本,在該領域的地位日益鞏固。

3、網絡應用:隨著寬帶技術的推廣,採用ARM技術的ADSL芯片正逐步獲得競爭優勢。此外,ARM在語音及視頻處理上行了優化,並獲得廣泛支持,也對DSP的應用領域提出了挑戰。

4、消費類電子產品:ARM技術在目前流行的數字音頻播放器、數字機頂盒和遊戲機中得到廣泛採用。

5、成像和安全產品:現在流行的數碼相機和打印機中絕大部分採用ARM技術。手機中的32位SIM智能卡也採用了ARM技術。

基於RISC架構的ARM微處理器的特點

1、體積小、低功耗、低成本、高性能;

2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集,能很好的兼容8位/16位器件;

3、大量使用寄存器,指令執行速度更快;

4、大多數數據操作都在寄存器中完成;

5、尋址方式靈活簡單,執行效率高;

6、指令長度固定;

嵌入式主流處理器有哪些?這裡簡直“滿漢全席”

(2)嵌入式MIPS處理器

MIPS處理器的發展概述

MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無內部互鎖流水級的微處理器”(MicroprocessorwithouTInterlockedpipedstages) ,其機制是儘量利用軟件辦法避免流水線中的數據相關問題。MIPS技術公司是是美國著名的芯片設計公司,採用精簡指令系統計算結構(RISC)來設計芯片,它設計製造高性能、高檔次及嵌入式32位和64位處理器的廠商,在RISC處理器方面佔有重要地位。

MIPS的系統結構及設計理念比較先進,其指令系統經過通用處理器指令體系MIPSI、MIPSII、MIPSIII、MIPSIV到MIPSV,嵌入式指令體系MIPS16、MIPS32到MIPS64的發展已經十分成熟。

在設計理念上MIPS強調軟硬件協同提高性能,同時簡化硬件設計。和英特爾採用的複雜指令系統計算結構(CISC)相比,RISC具有設計更簡單、設計週期更短等優點,並可以應用更多先進的技術,開發更快的下一代處理器。

MIPS是出現最早的商業RISC架構芯片之一,新的架構集成了所有原來MIPS指令集,並增加了許多更強大的功能。

MIPS處理器的應用

MIPS在通用方面,MIPSR系列微處理器用於構建SGI的高性能工作站、服務器和超級計算機系統。在嵌入式方面,MIPSK系列微處理器是目前僅次於ARM的用得最多的處理器之一(1999年以前MIPS是世界上用得最多的處理器),其應用領域覆蓋遊戲機、路由器、激光打印機、掌上電腦等各個方面。

嵌入式主流處理器有哪些?這裡簡直“滿漢全席”

(3)嵌入式DSP處理器

DSP是在模擬信號變換成數字信號以後進行高速實時處理的專用處理器,其處理速度比最快的CPU還快10~50倍。在當今的數字化時代背景下,DSP己成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件。業內人士預言,DSP將是未來集成電路中發展最快的電子產品,併成為電子產品更新換代的決定因素。

DSP是屬於ModifiedHarvard架構,即它具有兩條內部總線:數據總線、程序總線。程序與數據存儲空間分開,各有獨立的地址總線和數據總線,取址和讀數可以同時進行,目前已達到90億次浮點運算/秒(9000MFLOPS)。它採用流水作業,每條指令的執行劃分為取指令、譯碼、取數、執行等若干步驟,由片內多個功能單元分別完成。相當於多條指令並行執行,從而大大提高了運算速度。乘法指令在單週期內完成,優化卷積、數字濾波、FFT、相關、矩陣運算等算法中的大量重複乘法。採用循環尋址(Circularaddressing)位倒序,(bit-reversed)等特殊指令使FFT、卷積等運算中的尋址、排序及計算速度大大提高。1024點FFT的時間已小於1μs。具有獨立的DMA總線和控制器,有一組或多組獨立的DMA總線,與CPU的程序、數據總線並行工作,在不影響CPU工作的條件下,DMA速度已達800Mbyte/s以上。多處理器接口。使多個處理器可以很方便的並行或串行工作以提高處理速度。

DSP處理器經過單片化、EMC改造、增加片上外設,或在通用單片機或SOC中增加DSP協處理器,從而發展成為嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP),推動嵌入式DSP處理器發展的因素主要是嵌入式系統的智能化。目前TI、ADI、Freescale、CEVA等半導體廠商在這一領域擁有很強的實力。

DSP通用DSP的主要市場在於通信應用,而嵌入式DSP則主要應用於消費電子產品,比如DVD播放器和刻錄機、機頂盒、音視頻接收設備、MP3播放器和數碼相機等。但是,WLAN、DSL和線纜寬帶網絡等通信芯片也帶有嵌入式DSP。

(4)PowerPC

PowerPC體系結構規範(PowerPCArchitectureSpecificaTIon)是在二十世紀九十年代,由IBM(國際商用機器公司)、Apple(蘋果公司)和Motorola(摩托羅拉)公司開發的芯片,並製造出基於PowerPC的多處理器計算機。

PowerPC架構的特點是可伸縮性好、方便靈活。它是一個64位規範(也包含32位子集)。幾乎所有常規可用的PowerPC(除了新型號IBMRS/6000和所有IBMpSeries高端服務器)都是32位的。

PowerPC市場佔有率不是很高,但在通信系統的控制和管理中用得很多。

(5)嵌入式X86處理器

x86是一個Intel通用計算機系列的標準編號縮寫,也標識一套通用的計算機指令集合,X與處理器沒有任何關係,它是一個對所有*86系統的簡單的通配符定義,例如:i386,586,奔騰(Pentium)。由於早期Intel的CPU編號都是如8086,80286來編號,由於這整個系列的CPU都是指令兼容的,所以都用X86來標識所使用的指令集合如今的奔騰,P2,P4,賽揚系列都是支持X86指令系統的,所以都屬於X86家族。

x86以無可比擬的性能價格比優勢成為計算平臺的標準。但是x86仍然基於32位技術——對於高端的企業級服務器與工作站應用無能為力。與ARM架構的產品相比,嵌入式X86處理器普遍擁有高得多的性能,但功耗也高了許多,儘管依然可以維持無風扇運行狀態,但根本無法用於PDA、智能手機等完全依*電池運作的掌上計算產品。真正對嵌入式X86處理器產生需求的是網絡終端、瘦客戶機、廉價/低能耗型PC、家庭消費電子產品、POS終端機等要求PC軟件延續性的領域,對應設備體積相對較大,不依*電池運行,但要求具有較高的性能、低能耗、低噪音和高可靠性等優點。2006年X86推出了首款雙核處理器。

X86和ARM、MIPS相比,X86架構的嵌入式處理器應用範圍要狹窄一些。它主要應用於桌面端和低端服務器處理器。

嵌入式主流的處理器就都在這裡了,學習處理器,就應該從各方面來學習


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