嵌入式系统导论—基于ARM微处理器与实时操作系统 第二讲 基本概念及设计方法.ppt

嵌入式系统导论—基于ARM微处理器与实时操作系统第二讲基本概念及设计方法 嵌入式系统是一种专门为特定应用设计的计算机系统，它具有较高的可靠性、实时性和灵活性。本讲主要介绍嵌入式系统的基本概念和设计方法，并以ARM微处理器和实时操作系统为基础，深入探讨嵌入式系统的设计和实现。 一、冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构 冯·诺依曼体系结构是一种经典的计算机体系结构模型，它由控制器、寄存器、数据通道、输入/输出设备和存储器组成。哈佛体系结构则是另一種常见的计算机体系结构模型，它不同于冯·诺依曼体系结构的是，它的指令寄存器和数据寄存器是分离的。 二、CISC和RISC CISC（Complex Instruction Set Computer）是一种复杂指令集计算机，它具有大量的指令和寻址方式，以提高代码密度和执行效率。RISC（Reduced Instruction Set Computer）是一种精简指令集计算机，它具有较少的指令数量，旨在提高执行速度和降低硬件复杂度。 三、CISC的背景和特点 CISC的背景是存储资源紧缺，强调编译优化和高代码密度。其特点是增强指令功能，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（微程序）指令系统来实现。 四、CISC的主要缺点 CISC的主要缺点是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，扩充的复杂指令往往是低频度指令。此外，CISC还存在大量复杂指令的控制逻辑不规整、软硬功能分配不明确、复杂指令增加硬件的复杂度等问题。 五、RISC基本设计思想 RISC的基本设计思想是减小CPI（每条指令执行的平均周期数），精简指令集，保留最基本的指令，去掉复杂、使用频度不高的指令。同时，RISC还采用Load/Store结构，有助于减少指令格式，统一存储器访问方式。 六、典型的高性能RISC处理器 典型的高性能RISC处理器包括SUN公司的SPARC、MIPS公司的SGI、HP公司的PA-RISC、IBM和Motorola公司的PowerPC、DEC和Compaq公司的Alpha AXP等。 七、CISC与RISC的对比 CISC和RISC的主要区别在于指令系统、执行时间、编码长度、寻址方式等方面。RISC具有较少的指令数量、固定编码长度、简单寻址方式等特点，而CISC具有较多的指令数量、可变编码长度、复杂寻址方式等特点。 八、知识产权核（IP核） 知识产权核（IP核）是设计好并经过验证的集成电路功能单元。IP核的复用可以降低设计代价，提高设计效率。IP核的类别包括微处理器、存储器、外设等。