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嵌入式處理器的分類
全世界嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行的體系結(jié)構(gòu)有30多個系列�，F(xiàn)在幾乎每個半導(dǎo)體制造商都生產(chǎn)嵌入式處理器，下面yjbys小編為大家準備了關(guān)于嵌入式處理器的分類，歡迎閱讀。
介紹
嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。范圍極其廣闊，從最初的4位處理器，仍在大規(guī)模應(yīng)用的8位單片機，到最新的受到廣泛青睞的32位，64位嵌入式CPU。
分類
1、嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式處理器的基礎(chǔ)是通用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)應(yīng)用有關(guān)的母板功能，這樣可以大幅度減少系統(tǒng)體積和功耗。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點，但是設(shè)計中需外加ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。
嵌入式處理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)
嵌入式微控制器又稱單片機，顧名思義，就是將整個計算機系統(tǒng)集成到一片芯片中。嵌入式微控制器一般以某種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口、脈沖調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減少，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，故稱為微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等。
3、嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行DSP算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度快。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正大量進入嵌入式領(lǐng)域，DSP應(yīng)用正從在單片機中以普通指令實現(xiàn)DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器有兩個發(fā)展來源，一是DSP處理器經(jīng)過單片化、EMC改造、增加片上外設(shè)稱為嵌入式DSP處理器;二是在通用單片機或SOC中增加DSP協(xié)處理器。
目前嵌入式DSP處理器比較有代表性的產(chǎn)品是Texas Instruments的TMS320系列和Motorola 的DSP56000系列。
4、嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip, SOC)
隨著EDI的推廣、VLSI設(shè)計的普及以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，可以結(jié)合許多功能區(qū)塊，將功能做在一個芯片上而構(gòu)成一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)，這就是SOC。它結(jié)合了微內(nèi)核，像ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其它的微處理器核心，外加通信接口單元，像USB、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、藍牙模塊等等。這樣開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)電路板變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。
SOC分為通用和專用兩類，通用系列包括Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件。專用SOC一般專用于某個或某類系統(tǒng)中，一個有代表性的產(chǎn)品是Philips的Smart XA，它將XA單片機內(nèi)核和支持超過2048位復(fù)雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載JAVA或者C語言的專用SOC，可用于公眾互聯(lián)網(wǎng)如Internet安全方面。
發(fā)展歷程
嵌入式微處理器誕生于20世紀70年代末，其間經(jīng)歷了SCM、MCU、網(wǎng)絡(luò)化、軟件硬化四大發(fā)展階段。
1.SCM階段：即單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)階段，主要是單片微型計算機的體系結(jié)構(gòu)探索階段。Zilog公司Z80等系列單片機的“單片機模式”獲得成功，走出了SCM 與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。
2.MCU階段：即嵌入式微控制器(Micro-Controller Unit，單片機)大發(fā)展階段，主要的技術(shù)方向是：為滿足嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用不斷擴展的需要，在芯片上集成了更多種類的外圍電路與接口電路，突顯其微型化和智能化的實時控制功能。80C51微控制器是這類產(chǎn)品的典型代表型號。
3.網(wǎng)絡(luò)化階段：隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，各個系統(tǒng)，不論是手持型還是固定式的嵌入式電子產(chǎn)品都希望能聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)。因此，網(wǎng)絡(luò)模塊集成于芯片上就成為了一個重要模塊。
4.軟件硬化階段：隨著市場對CPU芯片產(chǎn)品的使用面越來越廣，對速度、性能等方面的要求越來越高，同時要求的產(chǎn)品開發(fā)的時間越來越短，而軟件功能和系統(tǒng)卻越來越復(fù)雜，要求實時處理的多媒體等大型文件的處理要求越來越多(如MP3、MP4播放器、GPS導(dǎo)航儀等)，以及手持型數(shù)字電視飛速發(fā)展的需要，有的還需要實時在線快速改變邏輯功能，尤其是對低功耗的需要越來越嚴，僅僅采用軟件的方式已遠遠不能滿足這些市場發(fā)展的實際需要。同時，隨著半導(dǎo)體設(shè)計和加工技術(shù)的飛速發(fā)展以及設(shè)計水平的自動化程度的提高，極大地降低了嵌入式微處理器芯片的設(shè)計難度。為軟件硬化的普及發(fā)展帶來了極大的促進作用。
特點
嵌入式微處理器與普通臺式計算機的微處理器設(shè)計在基本原理上是相似的，但是工作穩(wěn)定性更高，功耗較小，對環(huán)境(如溫度、濕度、電磁場、振動等)的適應(yīng)能力強，體積更小，且集成的功能較多。在桌面計算機領(lǐng)域，對處理器進行比較時的主要指標(biāo)就是計算速度，從33MHz主頻的386計算機到3GHz主頻的Pentium 4處理器，速度的提升是用戶最主要關(guān)心的變化，但在嵌入式領(lǐng)域，情況則完全不同。嵌入式處理器的選擇必須根據(jù)設(shè)計的需求，在性能、功耗、功能、尺寸和封裝形式、SoC程度、成本、商業(yè)考慮等等諸多因素之中進行折中，擇優(yōu)選擇。
嵌入式處理器做為嵌入式系統(tǒng)的核心，嵌入式處理器擔(dān)負著控制、系統(tǒng)工作的重要任務(wù)，使宿主設(shè)備功能智能化、靈活設(shè)計和操作簡便。為合理高效的完成這些任務(wù)，一般說，嵌入式處理器具有以下特點：很強的實時多任務(wù)支持能力，存儲區(qū)保護功能，可擴展的微處理器結(jié)構(gòu)，較強的中斷處理能力，低功耗。
嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點：
1）對實時多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時內(nèi)核心的執(zhí)行時間減少到最低限度。
2）具有功能很強的存儲區(qū)保護功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯誤的交叉作用，需要設(shè)計強大的存儲區(qū)保護功能，同時也有利于軟件診斷。
3）可擴展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。
4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。
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