嵌入式处理器分类

嵌入式微处理器的组成嵌入式微处理器是一种特殊的微处理器，它通常被嵌入到各种设备中，例如家用电器、汽车、工业机器人等。

由于其小巧、低功耗和高性能等特点，嵌入式微处理器在现代社会中扮演着越来越重要的角色。

本文将介绍嵌入式微处理器的组成，包括CPU、内存、外设等方面。

一、CPUCPU是嵌入式微处理器的核心部件，负责处理各种指令和数据。

与桌面计算机的CPU相比，嵌入式微处理器的CPU通常采用更小、更简单的设计。

它们通常具有低功耗、高效率、可靠性和安全性等特点。

嵌入式微处理器的CPU可以分为两类：RISC和CISC。

RISC （Reduced Instruction Set Computer）指令集计算机采用较少的指令，每个指令执行的操作都比较简单，因此它们的指令执行速度较快。

CISC（Complex Instruction Set Computer）指令集计算机则采用较多的指令，每个指令可以执行更复杂的操作，但执行速度较慢。

目前，大多数嵌入式微处理器采用RISC架构。

二、内存内存是嵌入式微处理器的另一个重要组成部分。

它通常被用来存储程序代码和数据。

嵌入式微处理器的内存可以分为两类：ROM和RAM。

ROM（Read-Only Memory）只能读取，不能写入。

它通常被用来存储程序代码和常量数据，例如设备的固件。

ROM的优点是可靠性高，但缺点是无法修改，需要重新烧录才能更新。

RAM（Random Access Memory）可以读取和写入。

它通常被用来存储临时数据和变量。

RAM的优点是灵活性高，但缺点是可靠性低，需要电源供应才能保持数据。

除了ROM和RAM，嵌入式微处理器还可以使用闪存、EEPROM等非易失性存储器。

它们可以在断电或重启后保持数据，因此适合存储一些需要长期保存的数据。

三、外设外设是嵌入式微处理器的另一个重要组成部分。

它们可以为嵌入式系统提供各种功能和接口。

嵌入式微处理器的外设可以分为以下几类：1.输入输出接口：包括GPIO（General Purpose Input/Output）、UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。

嵌入式系统复习题一、简答题1、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？嵌入式处理器是为了完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器，分为嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP处理器、嵌入式片上系统（SOC）。

2、广泛使用的三种类型的操作系统？多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。

3、什么是RISC？什么是CISC？RISC是精简指令集计算机的缩写。

CISC是复杂指令集计算机的缩写。

4、ARM7TDMI中的T、D、S、I分别表示什么含义？T：支持高密度16位的Thumb指令集；D：支持片上调试；S：ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版本（软核）；I：支持EmbededICE观察硬件；M：支持64位乘法5、ARM7TDMI处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？ARM处理器使用冯.诺依曼结构；使用单个平面的232个8位字节地址空间。

地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。

6、ARM7TDMI处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？ARM7TDMI处理器采用三级流水线；ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。

7、ARM处理器模式和ARM处理器状态有什么区别？ARM处理器模式指用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式。

ARM处理器状态指ARM状态和Thumb状态ARM两种处理器状态下均有上述7种模式。

8、ARM7TDMI内部寄存器特点？分别为31个通用32位寄存器和6个状态寄存器。

它们不能在同一使劲同时被访问，对其的访问取决于处理器状态和处理器模式。

9、ARM7TDMI有几种寻址方式？寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。

10、ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用？R13：堆栈指针，用于保存堆栈的出入口处地址、保存待使用寄存器的内容R14：连接寄存器，当使用BL指令调用子程序时，返回地址将自动存入14中；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址；其他时候作为通用寄存器。

嵌入式系统的分类1、以硬件划分1.1嵌入式微控制器(Microcontrol lerUnit，也称MCU)单片机就属于嵌入式微控制器，单片机机心由ROM(或EPROM)、总线、总线逻辑、定时器(或计数器)、Watch Dog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等组成，它属于单片式设计，体积小、功耗低、成本小、可靠性高的特点，该类型的品种、数量都是最多的，目前嵌入式系统中，MCU在70年代就已经研制出来，但由于以上的特点，直到现在，它依然占有70%的市场份额。

1.2嵌入式微处理器(MicroProcessor Unit，又称MPU)嵌入式微处理器是根据计算机的CPU演变来的，然而与计算机处理器不同的是，它要求性能高、功耗低、体积小、成本小、重量轻、可靠性高的特点，以满足嵌入式环境下的特殊需求，如ARM系列广泛应用于手机终端，PowerPC系列广泛应用于航空系统。

1.3嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，又称EDSP)DSP的算法理论在70年代就已经出现，那时还没有专门的DSP 处理器，只能用MPU的分立元件实现，然而处理的速度无法满足DSP算法要求，1982年，首枚DSP处理器诞生，它是专门用于处理信号的处理器，以信号处理的特殊要求在系统结构处理、算法上进行专门设计的处理器，它具有很高的编译效果与执行速度的功能。

80年代中期，诞生出基于CMOS工艺的DSP处理器，它的储容量和运算速度与前代相比都有飞跃性的提高、现在随着DSP处理器的不断发展，它的集成度更高、应用范围更广。

1.4嵌入片上系统(SystemOnChip，又称SOC)嵌入片上系统追求包容性最强的集成器件，它使现了软硬件无缝结合，在处理器片上直接嵌入操作系统的代码模块，因此具有很高的综合性。

使用SOC，SOC一般是专用的芯片，它具有系统简洁、体积小、功耗小、可靠性高、生产效率高的特点。

嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列。

现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，下面yjbys店铺为大家准备了关于嵌入式处理器的分类，欢迎阅读。

1、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器的基础是通用CPU，在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应应用有关的母板功能，这样可以大幅度减少系统体积和功耗。

为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点，但是设计中需外加ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。

嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一片芯片中。

嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉冲调制输出、A/D、D/A、Flash等各种必要功能和外设。

和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从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统工业的主流。

微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，故称为微控制器。

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的`通用系列有8051、P51XA、MCS-251/96、MC68HC05/11/16、68300等。

3、嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度快。

浅谈几种常见的嵌入式处理器比较分析嵌入式处理器是一种专门用于控制设备的微处理器。

在嵌入式系统中，处理器应当尽可能地节约资源，以达到低功耗和低成本的目的。

常见的嵌入式处理器有ARM、AVR、PIC、MSP等，下文将从性能、功耗、可扩展性、开发环境等方面对它们进行比较分析。

ARMARM架构的处理器广泛应用于手机、平板电脑、数字电视、音乐播放器等消费类电子设备上。

ARM的主要特点是采用精简指令集（Reduced Instruction Set Computing, RISC）的架构，具有高性能、低成本、低功耗等特点，因此广泛应用于电子设备。

ARM还有一个优势，就是它的生态系统完善。

有很多公司提供已经调试好的ARM件和软件，使得嵌入式系统的开发变得更加容易。

AVRAVR是一款基于Harvard架构的嵌入式处理器，主要由Atmel公司开发。

AVR 处理器具有低功耗，可扩展性和良好稳定性等特点。

AVR固件可以轻松地配置和建立基于Arduino板的嵌入式系统，还支持多种编程语言，如C、C++ 和Assembly等。

AVR的缺点是易于受到高噪音电磁干扰的影响。

PICPIC是一款以Harvard架构为基础，由微芯科技公司开发的嵌入式微处理器。

与ARM架构不同，PIC采用复杂指令集（Complex Instruction Set Computing，CISC）架构，具有较高的代码密度，可以减少程序代码和ROM存储器的使用量。

另外，PIC具有低成本和高可扩展性，可作为家庭电器及电子设备的处理单元。

需要注意的是，由于PIC占用的存储器较小，其处理速度也相对较慢。

MSPMSP是美国德州仪器（TI）公司推出的一种嵌入式微控制器。

与ARM、AVR等相比，MSP的功耗更低，整体成本也更为便宜。

MSP具有高度可扩展性，开发者可以选择不同的内存、硬件和引脚，以满足各种应用的需求。

MSP还可以使用MSP430Ware套件，使开发人员更容易地开发出嵌入式系统。

说明嵌入式处理器的组成结构1. 控制单元（Control Unit）：控制单元是嵌入式处理器的核心部分，负责解码指令并控制其他组件的操作。

它通常包括指令寄存器（Instruction Register，IR）、程序计数器（Program Counter，PC）和指令解码器（Instruction Decoder）等。

2. 算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）：ALU是负责执行算术和逻辑运算的部件。

它可以执行加、减、乘、除等算术运算，以及与、或、非等逻辑运算。

3. 寄存器文件（Register File）：寄存器文件用于存储和访问处理器的寄存器。

它通常由多个寄存器组成，每个寄存器都有自己的编号和数据位宽。

4. 数据存储器（Data Memory）：数据存储器用于存储程序的数据。

它可以是内部的，也可以是外部的。

通常，数据存储器具有读和写的能力。

5. 指令存储器（Instruction Memory）：指令存储器用于存储处理器执行的指令。

它通常与数据存储器分开，可以是内部的，也可以是外部的。

6. 总线接口（Bus Interface）：总线接口是嵌入式处理器与其他系统组件之间交换数据和控制信息的通道。

它包括数据总线、地址总线和控制总线等。

7. 中断控制器（Interrupt Controller）：中断控制器用于处理处理器的中断请求。

它可以接收和处理来自外部设备的中断信号，并向处理器发送中断请求。

8. 时钟控制单元（Clock Control Unit）：时钟控制单元负责产生和分配处理器的时钟信号。

时钟信号是处理器运行的基准，用于同步处理器的各个部件。

以上是嵌入式处理器的基本组成结构，不同的嵌入式处理器可能会有一些额外的功能和组件，以满足特定应用的需求。

嵌入式微处理器分类：根据微处理器的字长宽度：微处理器可分为4位、8位、16位、32位、64位。

一般把16位及以下的称为嵌入式微控制器，32位以上的称为嵌入式微处理器。

根据微处理器系统集成度，可划分为两类：一般用途的微处理器，即微处理器内部仅包含单纯的中央处理单元；单芯片微控制器，即将CPU、Rom、RAM及I/O等部分集成到同一个芯片上。

根据嵌入式微处理器的用途：可分为以下几类：1、嵌入式微控制器（MCU），又称为单片机。

微控制器的片上外设资源通常比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。

微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。

微控制器的最大特点是单片化，功耗成本低，可靠性高。

常用的有8051、MCS系列、C540、MSP430系列等，目前，微控制器占嵌入式系统的约70%的市场份额。

2、嵌入式微处理器（EMPU）。

由通用计算机中的CPU发展而来，主要特点是具有32位以上的处理器，具有比较高的性能，价格也较高。

与计算机CPU不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。

通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件做到同一个芯片上，也称为单板计算机。

目前，主要的嵌入式微处理器有ARM、MIPS、POWER PC和基于X86的386EX等。

特点：嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和复杂指令系统CISC（Complex Instruction Set Computer，CISC）。