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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。
《微处理器与嵌入式系统设计》期末复习题及答案第一章嵌入式系统概述嵌入式系统的共性：特定的使用场合或工作环境，是某个大型系统的一部分，完成一个具体的功能，专用性强，应用于特定的平台；功耗低，且一般要求高实时性和高可靠性，系统程序一般都是固化在内存中，以提高运行速度和可靠性；功能单一，模块的设计和实现较为简单；人机交互界面简单；开发时往往有上位机和下位机或主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。
MCU：Micro Control Unit，嵌入式微控制器（俗称单片机），把CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O、中断系统、定时器/计时器、各种功能外设等资源集成到一个芯片上的微型计算机系统。
MPU：Micro Processor Unit，嵌入式微处理器。
MPU是由通用计算机中的CPU（微处理器）演变而来，可以理解为增强版的CPU，即不带外围功能器件。
ARM：是一家公司，也是一类技术和产品的统称。
ARM公司设计的芯片主要涉及嵌入式移动设备领域，指令集更加紧凑简单，功耗和成本更低，在移动消费电子领域占据着很大的市场份额。
嵌入式系统开发流程：需求分析、系统总体设计、系统软硬件设计、系统测试第二章ARM Cortex-M3内核与STM32微控制器ARM存储模式（2种）小端模式：数据的低字节存放在内存低地址处，数据的高字节存放在内存高地址处。
大端模式：数据的高字节存放在内存低地址处，数据的低字节存放在内存高地址处。
注意书上的相关例子！ARM指令集架构系统设计有两种方式：RISC（Reduced Instruction Set Computer）精简指令集计算机CISC（Complex Instruction Set Computer）复杂指令集计算机流水线技术：每条指令分解为多步，并让各步操作重叠，从而实现几条指令并行处理的技术，称为流水线技术。
ARM Cortex-M3微控制器采用的三级流水线：取指—译码—执行流水线的技术指标通常用吞吐率、加速比和效率三项指标来衡量。
嵌入式系统架构：CISC家族之X86架构X86 处理器应用在嵌入式系统的历史相当悠久，以Intel 为例，其Pentium3 时代的处理器与芯片组，至今仍活跃在许多工控电脑产业中。
而随着两大X86 厂商放弃RISC 产品线，并积极规划移动应用产品，X86 进入到消费性电子嵌入式市场就不再只是传言。
当然，X86 处理器普遍都还是有功耗过高，且芯片数量庞大的缺点，不适合应用在要求精简省电的嵌入式架构中，但随着发展，这一切都有了根本上的改变。
尽管Pentium4 是Intel 相对失败之作，但Pentium3 依旧是市场的最爱，就连Intel 本身也舍不得放弃Pentium3 的微架构，如今已经经过数次的翻新与修改，即便是最新的4 核心产品，依然有Pentium3 的影子存在。
卖旧式架构产品，对Intel 来说，其实不无小补，由于旧架构经过长久验证，不需重新设计，且在生产上的成本非常低，制程提升还可以进一步拉抬芯片产量，但不止Intel 有旧架构产品，AMD 其实也运用同样的手法来经营其AthlonXP 处理器，但是Intel决心要让对手难以追赶，因此规划了一系列以移动产品应用为主的嵌入式处理器。
Intel 过去在X86 产品规划上，其实几乎从未接触过移动通讯应用，即便是雷声大雨点小的UMPC 产品，也都不含移动通讯功能，在这边我们指的是诸如3G、3.5G 的通讯能力，而当Intel 主推的WiMAX 正式被纳入3G 标准之一，也让Intel 重新考虑该公司的移动应用产品。
在最近的技术展示中，即便是最接近手机设计的MID(Mobile Intel Device)装置，也都仅定位于移动上网工具，而非行动通讯系统。
但是根据Intel 的最新规划，MID平台已经从单纯的行动上网，转而将会跨进现有的BlackBerry(黑莓)及I-Phone的相同市场，前者拥有强大的网际网络通讯能力，而I-Phone则是拥有强大的多媒体能力，但是Intel 的MID 平台基本上是一部微型X86 计算机系统，在功能性可以达到相当全面的地步，且具备了ARM、MIPS 等处理器架构难以满足的X86 软件兼容资源，导入移动通讯只不过是在目前的硬件规划基础上，进行软件模块的增加而已。
⼀、选择题1:下⾯关于嵌⼊式系统逻辑组成的叙述中，错误的是（ ）。
A．嵌⼊式系统与通⽤计算机⼀样，也由硬件和软件两部分组成B．硬件的主体是CPU和存储器，它们通过I/O接⼝和I/O设备与外部世界联系C．嵌⼊式系统的CPU主要使⽤的是数字信号处理器D．嵌⼊式系统的软件配置有些很简单，有些⽐较复杂2:下⾯关于数字信号处理器的叙述中错误的是（ ）。
A．它是⼀种适⽤于数字信号处理的微处理器B．它的英⽂缩写是DPSC．它⽀持单指令多数据（SIMD）并⾏处理的指令D．它能显著提⾼⾳频、视频等数字信号的数据处理效率3:⽚上系统是嵌⼊式处理器芯⽚的⼀个重要品种，下列叙述中错误的是（ ）。
A．SoC已经成为嵌⼊式处理器芯⽚的主流发展趋势B．它是集成电路加⼯⼯艺进⼊到深亚微⽶时代的产物C．⽚上系统使⽤单个芯⽚进⾏数据的采集、转换、存储和处理，但不⽀持I/O功能D．⽚上系统既能把数字电路也能把模拟电路集成在单个芯⽚上4:按照软硬件技术复杂程度进⾏分类，可以把嵌⼊式系统分为哪三⼤类？（ ）。
A．⾼端系统、中端系统和低端系统B．军⽤系统、⼯业⽤系统和民⽤系统C．硬实时系统、准实时系统和⾮实时系统D．⽚上系统、微控制器和数字信号处理器5:半导体集成电路是微电⼦技术的核⼼。
下⾯有关集成电路的叙述中错误的是（ ）。
A．集成电路有⼩规模、中规模、⼤规模、超⼤规模和极⼤规模等多种，嵌⼊式处理器芯⽚⼀般属于⼤规模集成电路B．集成电路的制造⼤约需要⼏百道⼯序，⼯艺复杂且技术难度⾮常⾼C．集成电路⼤多在硅衬底上制作⽽成，硅衬底是单晶硅锭经切割、研磨和抛光⽽成的圆形薄⽚D．集成电路中的电路及电⼦元件，需反复交叉使⽤氧化，光刻，掺杂和互连等⼯序才能制成6:⼀幅1024 x 768的彩⾊图像，每个像素使⽤16位表⽰，采⽤压缩⽐为5倍的算法压缩图像数据之后，其数据量⼤约是多少MB？（ ）。
A．0.3B．0.5C．1D．1.57:以太中计算机间以帧为单位进⾏通信，下列选项中不属于以太数据帧内容的是（ ）。
第一章习题解答1.1 什么是程序存储式计算机？程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。
存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括：●程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中；●计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。
1.2 通用计算机的几个主要部件是什么？●主机（CPU、主板、内存）；●外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）；1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.4 阐述摩尔定律。
每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。
1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。
具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温……解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核……（为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺再先进也不可能将半导体做的比原子更小。
用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。
一旦芯片上线条宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。
业界专家预计，芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓，一般认为摩尔定律能再适用10年左右，其制约的因素一是技术，二是经济。
）1.6 试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与相互影响。
计算机系统结构主要是指程序员关心的计算机概念结构与功能特性，而计算机组成原理则偏重从硬件角度关注物理机器的组织，更底层的器件技术和微组装技术则称为计算机实现。
简述risc和cisc的区别在计算机技术的许多变革中，复杂指令集计算机（CISC）过渡到精简指令集计算机（RISC）体系结构的转变是很重要的一个方面。
正是RISC的出现发展大大推动了嵌入式系统性能的提高和功能的完善。
什么是CISC和RISC ？CISC的英文全称为Complex InstrucTIon Set Computer，即复杂指令系统计算机，从计算机诞生以来，人们一直沿用CISC指令集方式。
早期的桌面软件是按CISC设计的，并一直沿续到现在。
目前，桌面计算机流行的x86体系结构即使用CISC。
微处理器（CPU）厂商一直在走CISC的发展道路，包括Intel、AMD，还有其他一些现在已经更名的厂商，如TI（德州仪器）、IBM以及VIA（威盛）等。
在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。
顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。
CISC架构的服务器主要以IA-32架构（Intel Architecture，英特尔架构）为主，而且多数为中低档服务器所采用。
RISC的英文全称为Reduced InstrucTIon Set Computer，即精简指令集计算机，是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。
这样一来，它能够以更快的速度执行操作（每秒执行更多百万条指令，即MIPS）。
因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。
特点区别各方面如下：1、指令系统CISC计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。
因此，处理特殊任务效率较高。
RISC设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。
对不常。
一、RISCRISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80 年代的MIPS主机（即RISC 机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。
这样一来，它能够以更快的速度执行操作（每秒执行更多百万条指令，即MIPS）。
因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。
1． RISC体系的指令特征精简指令集：包含了简单、基本的指令，透过这些简单、基本的指令，就可以组合成复杂指令。
同样长度的指令：每条指令的长度都是相同的，可以在一个单独操作里完成。
单机器周期指令：大多数的指令都可以在一个机器周期里完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。
2． RISC体系的优缺点优点：在使用相同的晶片技术和相同运行时钟下，RISC系统的运行速度将是CISC的2～4倍。
由于RISC处理器的指令集是精简的，它的记忆体管理单元、浮点单元等都能设计在同一块晶片上。
RISC处理器比相对应的CISC处理器设计更简单，所需要的时间将变得更短，并可以比CISC处理器应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。
缺点：多指令的操作使得程式开发者必须小心地选用合适的编译器，而且编写的代码量会变得非常大。
另外就是RISC体系的处理器需要更快记忆体，这通常都集成于处理器内部，就是L1 Cache（一级缓存）。
二、CISCCISC是复杂指令系统计算机（Complex Instruction Set Computer）的简称，微处理器是台式计算机系统的基本处理部件，每个微处理器的核心是运行指令的电路。
指令由完成任务的多个步骤所组成，把数值传送进寄存器或进行相加运算。
1．CISC体系的指令特征使用微代码。
指令集可以直接在微代码记忆体（比主记忆体的速度快很多）里执行，新设计的处理器，只需增加较少的电晶体就可以执行同样的指令集，也可以很快地编写新的指令集程式。
