计算机三级嵌入式知识点.pdf

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被设计为嵌入到一个大系统中，执行单一或限定的任务。它具有专用性强、实时性好、逻辑组成隐蔽、资源受限、高可靠性和软件固化的特征。专用性意味着嵌入式系统通常只用于执行特定的任务，而实时性指的是系统对时间的要求比较严格，需要在规定的时间内完成任务。逻辑组成的隐蔽性指的是系统内部的硬件和软件工作对外界不透明。资源受限则强调了嵌入式系统在大小、重量、功耗和成本上受到的限制，要求系统小型化、轻型化、低功耗和低成本。高可靠性意味着系统必须稳定运行，不容许有错误动作，因为任何误动作都可能带来严重后果。软件固化则意味着嵌入式系统的软件通常固化在只读存储器ROM中，用户无法随意更改其程序功能。 嵌入式系统按软硬件技术的复杂程度可以分为低端、中端和高端系统。低端系统通常使用4位或8位单片机，应用于工控领域和白色家电领域，如计算器、遥控器等；中端系统使用8位、16位或32位单片机，常用于普通手机、摄像机、录像机等；高端系统则采用32位或64位单片机，主要用于智能手机、调制解调器、掌上电脑等设备。 嵌入式系统的发展历程始于20世纪60年代初的现代嵌入式系统，经过几十年的发展，到20世纪90年代中期，随着系统级芯片（SoC）的出现，集成电路进入了超深亚微米乃至纳米加工时代。 嵌入式系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括处理器、存储器、I/O设备与接口以及数据总线等。处理器可以是中央处理器CPU，或是协助处理器如数字信号处理器DSP、图像处理器、通信处理器等。存储器分为RAM和ROM两大类，RAM可以细分为DRAM和SRAM，而ROM包括电可擦可编程只读存储器和闪速存储器。I/O设备与接口是系统与外界交互的渠道，数据总线负责在各个部件之间传输数据。 软件部分包括操作系统和应用软件，应用软件负责执行具体的任务，而操作系统则提供一个管理硬件资源和软件资源的环境。嵌入式系统的软件通常固化在只读存储器ROM中，因为这类系统不允许用户随意更改其程序功能。 嵌入式系统的基础是微电子技术，微电子技术的进步是嵌入式系统性能提升的关键。集成电路（IC）是微电子技术中的核心，它允许电路及其元件集成在一块硅片上，极大地提高了电子设备的性能和可靠性，同时缩小了体积。集成电路的制造涉及氧化、光刻、掺杂等复杂工序，其特征是体积小、重量轻、可靠性高，工作速度则主要取决于晶体管的尺寸。 EDA（电子设计自动化）工具用于集成电路设计的自动化，大大提高了设计效率。SoC（System on Chip，片上系统）是集成电路的一种形式，它将多种功能集成到一个芯片上，包括处理器、存储器、I/O接口等。SoC的开发流程涉及总体设计、逻辑设计、综合与仿真以及芯片制造。IP核是集成电路设计中的一个重要组成部分，它们是预先设计好的、可以在芯片设计中复用的电路模块，分为软核、固核和硬核，它们能显著降低研发成本和缩短研发时间。 嵌入式系统还与数字媒体紧密相关。数字媒体是利用数字技术来存储、处理和传输的媒体信息，包括文本、图像和音频/视频等。文本是计算机中最常见的数字媒体之一，西方字符使用ASCII编码，汉字使用GB2312和GB18030等编码标准。数字媒体的处理涉及到编码的转换、压缩、解压缩、编辑、渲染等操作，这些都需要相应的算法和处理单元来完成。