嵌入式主流处理器有哪些?这里简直“满汉全席”

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嵌入式处理器是什么,嵌入式主流的处理器有哪些呢?我想学过嵌入式的人应该是知道一些嵌入式处理器,以及一小部分主流处理器,在这里给你更全的。

嵌入式现在发展这么快,很多人都投身到嵌入式的学习中来了,很多人都会对嵌入式处理器有或多或少的疑惑,而且这也是学习嵌入式必须要了解学习的,那么问题来了,嵌入式处理器是什么,嵌入式主流的处理器有哪些呢?我想学过嵌入式的人应该是知道一些嵌入式处理器,以及一小部分主流处理器,在这里给你更全的。

首先我们要先来了解嵌入式处理器,不然的话会对接下来嵌入式处理器分类会有疑惑。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心,是控制、辅助系统运行的硬件单元,他的范围广阔,应用广,由最初的4位到现在的32位,这都是嵌入式处理器的发展。

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现在有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000种了,流行体系结构包括MCU,MPU等30多个系列。就对于嵌入式系统的广阔发展,很多半导体厂商都在大规模生产嵌入式处理器,并且公司自主设计处理器也已经成为了未来嵌入式领域的一大趋势

嵌入式处理器做为嵌入式系统的核心,嵌入式处理器担负着控制、系统工作的重要任务,使宿主设备功能智能化、灵活设计和操作简便。为合理高效的完成这些任务,一般说,嵌入式处理器具有以下特点:很强的实时多任务支持能力,存储区保护功能,可扩展的微处理器结构,较强的中断处理能力,低功耗。

那么就来看嵌入式主流的处理器都有哪些

(1)嵌入式ARM微处理器(嵌入式微处理器结构)

ARM微处理器的由来与发展

ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。目前,采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器。它是一种高性能、低功耗的32位微处器,它被广泛应用于嵌入式系统中。基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。ARM9代表了ARM公司主流的处理器,已经在手持电话、机顶盒、数码像机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用。

ARM微处理器的应用领域

ARM微处理器是目前应用领域非常广的处理器,到目前为止,ARM微处理器及技术的应用几乎已经遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,深入到各个领域。

1、工业控制领域:作为32的RISC架构,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

2、无线通讯领域:目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术,ARM以其高性能和低成本,在该领域的地位日益巩固。

3、网络应用:随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视频处理上行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。

4、消费类电子产品:ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。

5、成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。

基于RISC架构的ARM微处理器的特点

1、体积小、低功耗、低成本、高性能;

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

3、大量使用寄存器,指令执行速度更快;

4、大多数数据操作都在寄存器中完成;

5、寻址方式灵活简单,执行效率高;

6、指令长度固定;

(2)嵌入式MIPS处理器

MIPS处理器的发展概述

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(MicroprocessorwithouTInterlockedpipedstages) ,其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。MIPS技术公司是是美国著名的芯片设计公司,采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片,它设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商,在RISC处理器方面占有重要地位。

MIPS的系统结构及设计理念比较先进,其指令系统经过通用处理器指令体系MIPSI、MIPSII、MIPSIII、MIPSIV到MIPSV,嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。

在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能,同时简化硬件设计。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构(CISC)相比,RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点,并可以应用更多先进的技术,开发更快的下一代处理器。

MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一,新的架构集成了所有原来MIPS指令集,并增加了许多更强大的功能。

MIPS处理器的应用

MIPS在通用方面,MIPSR系列微处理器用于构建SGI的高性能工作站、服务器和超级计算机系统。在嵌入式方面,MIPSK系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一(1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器),其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。

(3)嵌入式DSP处理器

DSP是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器,其处理速度比最快的CPU还快10~50倍。在当今的数字化时代背景下,DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。业内人士预言,DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品,并成为电子产品更新换代的决定因素。

DSP是属于ModifiedHarvard架构,即它具有两条内部总线:数据总线、程序总线。程序与数据存储空间分开,各有独立的地址总线和数据总线,取址和读数可以同时进行,目前已达到90亿次浮点运算/秒(9000MFLOPS)。它采用流水作业,每条指令的执行划分为取指令、译码、取数、执行等若干步骤,由片内多个功能单元分别完成。相当于多条指令并行执行,从而大大提高了运算速度。乘法指令在单周期内完成,优化卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中的大量重复乘法。采用循环寻址(Circularaddressing)位倒序,(bit-reversed)等特殊指令使FFT、卷积等运算中的寻址、排序及计算速度大大提高。1024点FFT的时间已小于1μs。具有独立的DMA总线和控制器,有一组或多组独立的DMA总线,与CPU的程序、数据总线并行工作,在不影响CPU工作的条件下,DMA速度已达800Mbyte/s以上。多处理器接口。使多个处理器可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度。

DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设,或在通用单片机或SOC中增加DSP协处理器,从而发展成为嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP),推动嵌入式DSP处理器发展的因素主要是嵌入式系统的智能化。目前TI、ADI、Freescale、CEVA等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

DSP通用DSP的主要市场在于通信应用,而嵌入式DSP则主要应用于消费电子产品,比如DVD播放器和刻录机、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器和数码相机等。但是,WLAN、DSL和线缆宽带网络等通信芯片也带有嵌入式DSP。

(4)PowerPC

PowerPC体系结构规范(PowerPCArchitectureSpecificaTIon)是在二十世纪九十年代,由IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发的芯片,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。

PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。它是一个64位规范(也包含32位子集)。几乎所有常规可用的PowerPC(除了新型号IBMRS/6000和所有IBMpSeries高端服务器)都是32位的。

PowerPC市场占有率不是很高,但在通信系统的控制和管理中用得很多。

(5)嵌入式X86处理器

x86是一个Intel通用计算机系列的标准编号缩写,也标识一套通用的计算机指令集合,X与处理器没有任何关系,它是一个对所有*86系统的简单的通配符定义,例如:i386,586,奔腾(Pentium)。由于早期Intel的CPU编号都是如8086,80286来编号,由于这整个系列的CPU都是指令兼容的,所以都用X86来标识所使用的指令集合如今的奔腾,P2,P4,赛扬系列都是支持X86指令系统的,所以都属于X86家族。

x86以无可比拟的性能价格比优势成为计算平台的标准。但是x86仍然基于32位技术——对于高端的企业级服务器与工作站应用无能为力。与ARM架构的产品相比,嵌入式X86处理器普遍拥有高得多的性能,但功耗也高了许多,尽管依然可以维持无风扇运行状态,但根本无法用于PDA、智能手机等完全依*电池运作的掌上计算产品。真正对嵌入式X86处理器产生需求的是网络终端、瘦客户机、廉价/低能耗型PC、家庭消费电子产品、POS终端机等要求PC软件延续性的领域,对应设备体积相对较大,不依*电池运行,但要求具有较高的性能、低能耗、低噪音和高可靠性等优点。2006年X86推出了首款双核处理器。

X86和ARM、MIPS相比,X86架构的嵌入式处理器应用范围要狭窄一些。它主要应用于桌面端和低端服务器处理器。

责任编辑:武晓燕 来源: 今日头条
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