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计算机体系结构与嵌入式系统的关系与应用计算机体系结构是指计算机系统中各个部分组成和相互关系的结构。
嵌入式系统是指集成在各种电子产品中的特定计算功能的系统。
计算机体系结构和嵌入式系统之间存在着密切的关系，同时也有着广泛的应用。
一、计算机体系结构对嵌入式系统的影响计算机体系结构的设计直接影响到嵌入式系统的性能和稳定性。
首先，计算机体系结构的选择决定了嵌入式系统的数据处理能力。
不同的体系结构对数据运算的方式和速度有不同的要求，因此在设计嵌入式系统时，需要根据实际需求选择合适的计算机体系结构。
其次，计算机体系结构对嵌入式系统的能耗也有较大影响。
在嵌入式系统中，能耗是一个非常重要的指标。
计算机体系结构的设计可以通过优化指令集、控制逻辑等方式减少功耗，从而延长嵌入式系统的使用时间。
最后，计算机体系结构的可扩展性也对嵌入式系统的发展起到重要作用。
随着科技的进步和市场需求的变化，嵌入式系统需要不断升级和扩展功能。
而计算机体系结构的设计应当能够支持新的硬件设备的集成和功能的增加。
二、嵌入式系统在计算机体系结构中的应用嵌入式系统在计算机体系结构中有着广泛的应用。
首先，嵌入式系统在存储系统中发挥着重要作用。
通过嵌入式系统的设计和控制，存储系统可以提供高性能和高可靠性的存储服务。
其次，嵌入式系统在计算机网络中的应用也非常广泛。
嵌入式系统可以实现网络设备的智能控制和管理，提高网络性能和可靠性。
例如，路由器、交换机等网络设备中嵌入的嵌入式系统可以实现数据包的转发和路由选择，以及网络性能的监控和管理。
此外，嵌入式系统还广泛应用于多媒体系统中。
通过嵌入式系统的设计，多媒体系统可以实现音视频的编码和解码，图像的处理和展示等功能。
嵌入式系统的高性能和低功耗特点使得多媒体系统可以在有限的资源下实现高质量的多媒体处理。
另外，嵌入式系统在智能设备中的应用也越来越重要。
例如，智能手机、智能家居等设备中的嵌入式系统可以实现语音识别、图像识别、人工智能等高级功能，为用户提供更加便捷的使用体验。
嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构：嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。
BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。
它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。
但与计算机处理器不同的是，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，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。
和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。
嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。
硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。
该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。
3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。
rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。
功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。
继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。
本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接口和rs232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的每个模块的功能彰显出。
嵌入式系统――体系结构、编程与设计嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被设计用来完成特定的任务。
它通常集成在其他产品或系统中，比如汽车、家电、医疗设备等等。
嵌入式系统的体系结构、编程和设计是关键的方面，决定了系统的性能和功能。
嵌入式系统的体系结构是指系统的硬件组成和组织方式。
嵌入式系统通常采用定制化的硬件设计，与通用计算机系统有所不同。
它们通常具有较小的体积和较低的功耗要求，并且需要满足特定的实时性和可靠性需求。
嵌入式系统的体系结构包括处理器、存储器、外设等组件的选择和组织方式，以及系统的总线结构、中断处理等。
嵌入式系统的编程是指为系统编写软件的过程。
由于嵌入式系统的硬件和软件紧密耦合，编程需要考虑硬件的特性和限制。
常见的嵌入式系统编程语言包括C、C++、汇编等，开发工具包括编译器、调试器等。
在编程过程中，需要理解并利用系统提供的接口和功能来实现所需的功能。
此外，由于嵌入式系统通常对资源有限，编程需要注意优化代码，减小系统的资源占用。
嵌入式系统的设计是指系统功能和性能的设计。
在设计过程中，需要明确系统的需求和目标，并根据需求选择合适的硬件和软件组件。
设计还需要考虑系统的实时性、可靠性和安全性等方面的要求。
此外，设计还需要考虑系统的可维护性和可扩展性，以便在后续的升级和维护过程中更加方便和高效。
嵌入式系统的体系结构、编程和设计是相互关联的，它们共同决定了系统的性能和功能。
在嵌入式系统开发过程中，需要综合考虑这些方面，以满足系统的需求并提供良好的用户体验。
同时，嵌入式系统的开发也需要团队合作，包括硬件工程师、软件工程师、测试工程师等的协同工作。
总结起来，嵌入式系统的体系结构、编程和设计是嵌入式系统开发过程中的关键方面。
通过合理的体系结构设计、优化的编程和精心的系统设计，可以实现嵌入式系统的高性能和丰富的功能，从而满足用户的需求。
嵌入式系统的发展将继续推动物联网、智能家居、智能交通等领域的发展，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
Linux 的软件开发环境编译原理Linux 环境下的GCC 及ARM交叉编译器的概念和使用调试技术内核编译、裁减以及Linux 的移植从功能上看，一个编译程序就是一个语言翻译程序,它把一种语言(称作源语言)书写的程序翻译成另一种语言(称作目标语言)的等价的程序.术语编译程序的源语言(源程序)编译程序的目标语言(目标程序)编译程序的实现语言S OI高级语言书写的程序编译程序低级语言程序S TI分类软件系统软件语言处理系统操作系统编译系统裸机软件：计算机系统中的程序及其文档 系统软件：居于计算机系统中最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用。
他和具体的应用领域无关，如编译系统和操作系统等。
语言处理系统：把软件语言书写的各种程序处理成可在计算机上执行的程序。
软件语言：用于书写软件的语言。
它主要包括需求定义语言，功能性语言，设计性语言，程序设计语言以及文档语言。
预处理器编译器汇编器装配连接编辑骨架程序源程序目标汇编程序可重定位机器代码绝对机器码可重定位目标文件库语言处理过程(变）换系统C++CC++编译器Java BytecodeJava编译器编译程序(compiler)编译程序的源语言(源程序) (source language)(source program)编译程序的目标语言(目标程序) (object or target language)(object or target program) 编译程序的实现语言(implementation language)语言处理程序(language processor)语言转（变）换(language transformation)编译逻辑过程★词法分析★语法分析★语义分析★中间代码生成★代码优化★目标代码生成从左至右读字符流的源程序、识别(拼)单词例：position := initial + rate * 60;position := initial + rate * 60;单词类型单词值标识符1(id1)position算符(赋值):=标识符2(id2)initial算符(加)+标识符3(id3)rate算符(乘)*整数60分号；C源程序片断：int a;a = a + 2;词法分析后可能返回:单词类型单词值保留字int标识符(变量名)a界符;标识符(变量名) a算符(赋值)=标识符(变量名) a算符(加)+整数2界符；功能:层次分析.依据源程序的语法规则把源程序的单词序列组成语法短语(表示成语法树).position := initial + rate * 60 ;规则<赋值语句>::=<标识符>“:=”<表达式><表达式>::=<表达式>“+”<表达式><表达式>::=<表达式>“*”<表达式><表达式>::=“(”<表达式>“)”<表达式>::=<标识符><表达式>::=<整数><表达式>::=<实数>赋值语句标识符表达式表达式+表达式表达式标识符整数标识符:=表达式*:=+N 60*id1 Positionid2 initialid3 rate语义审查(静态语义)上下文相关性类型匹配类型转换例:Program p();Var rate:real;procedure initial;…position := initial + rate * 60/* error */ /* error */ /* warning */;…:int arr [2],abc;abc = arr * 10;…Program p();Var rate:real;Var initial :real;Var position :real ;…position := initial + rate * 60(semantic analysis)60:=+*Id1 positionId2 initialId3 rateinttoreal(intermediate code generation)源程序的内部(中间)表示三元式、四元式、P-Code、C-Code、U-Code、bytecode( *id3t1t2)t2 = id3 * t1t2 := id3 * t1id1:= id2 + id3 * 60(1)(inttoreal,60-t1)(2)(*,id3t1t2)(3)(+,id2t2t3)(4)(:=,t3-id1)id1:= id2 + id3 * 60(1)(inttoreal60-t1)(2)( *id3t1t2)(3)( +id2t2t3)(4)( :=t3-id1)变换（1）( *id360.0t1)( 2）（+id2 t1id1)(code optimization)t1 = b* c t1 = b* ct2 = t1+ 0 t2 = t1 + t1 t3 = b* c a = t2t4 = t2 + t3a = t4(*,id360.0t1) (+,id2t1id1)movf id3,R2mulf#60.0,R2movf id2,R1addf R2,R1movf R1,id1(symbol table)记录源程序中使用的名字收集每个名字的各种属性信息 类型、作用域、分配存储信息Const1常量值：35Var1变量类型：实层次：2(error handling)检查错误、报告出错信息、排错、恢复编译工作(components)词法分析程序语法分析程序语义分析程序中间代码生成程序代码优化程序目标代码生成程序符号表管理程序出错处理程序出错处理语法分析程序语义分析程序目标代码生成程序词法分析程序中间代码生成程序代码优化程序表格管理分析，综合(synthesis)源程序的分析线性分析层次分析语义分析目标程序的综合编译的前端（front end）编译的后端（back end）遍（趟）从头到尾扫描源程序（各种形式）一遍(pass)(interpreter)功能让计算机执行高级语言（basic,Matlab,prolog) 与编译程序的不同1）不生成目标代码2）能支持交互环境（同增量式编译系统）源程序初始数据直接对源程序中的语句进行分析，执行其隐含的操作。
如：… …b := 2 ;a := b+2 ; 编译程序write a ;… …解释程序直接将4的值输出（显示）名字表目标代码缓冲区编译用源程序中间表示各种表格目标代码区数据区源程序缓冲区功能：程序集成环境实现方式手工机器语言汇编系统程序设计语言自动构造工具lex yacc gcc语言范型(paradigms)命令式(imperative language)应用式(applicative)基于规则的（rule-based）面向对象的（object-oriented） 编译程序执行环境批处理交互环境嵌入系统环境并行编译技术交叉编译技术硬件描述语言及其编译技术目的：提高并行计算机体系结构的性能。
超大规模计算的日益增长的需求高性能计算机 并行软件并行体系结构单机速度并行体系结构途径1途径2编译技术支持串行程序并行化编译技术支持并行程序设计语言编译依赖于目标机的优化（低层）由于目标机指令系统与宿主机的指令系统不同，编译时将应用程序的源程序在宿主机上生成目标机代码，称为交叉编译。
S OI OA B嵌入式操作系统 宿主机操作系统及支撑环境编辑器连接器交叉调试器仿真器下载器交叉编译器代码优化器嵌入式应用电路设计依据 验证结果如：VHDL嵌入式系统和系统软件级的开发所需的计算机知识较多,而首当其冲的是嵌入式开发工具的学习，首先我们需要清楚的是为什么我们需要嵌入式开发工具：在嵌入式系统开发中目标机与宿主机是分离的，它们之间往往具有不同的组织结构，例如：我们在研究过程中宿主机一般均为ＰＣ，而目标机为不同的开发板，这些开发板和ＰＣ具有不同的体系结构，而我们为了使在ＰＣ上运行的程序在目标机上能够运行就需要将源程序编译成相应的目标代码，而这就是我们需要嵌入式开发工具的主要原因．在众多嵌入式开发工具中GNU Tools(基于Open Source的软件)是Linux环境下最重要的开发工具集,为了有效的开发嵌入式系统,至少需要了解和掌握如下几类工具:(1)编译开发工具:即能够把一个源程序编译生成一个可执行的软件,如gcc等。
(2)调试工具:即能够对执行程序进行源码或汇编级调试的软件,如gdb。
(3)软件工程工具:用于协助多人开发或大型软件项目的管理的软件,如make,cvs。
在GNU Tools中最基本的一些工具就包括: ld（链接器），as（汇编器），gcc（C语言编译器），glibc（包含各种基本函数实现的软件库）上述大部分软件均可以在ftp:///gnu/上下载。
binutils是一组二进制工具程序集，它主要包括链接器，汇编器和其它用于处理目标文件和档案的工具。
其中链接器为ld，它的主要作用是把各种目标文件（．O文件和）和库文件链接在一起，并根据定位数据和函数的地址，最终生成执行程序。
汇编器主要是AS: 是GNU编译器的汇编器(Assembler)，负责把.S或.s为后缀的汇编文件编译成. 以.o为后缀的目标文件处理目标文件和档案的主要工具是ar,它用于建立，修改和提取归档文件。
一个归档文件是包含多个被包含文件的单个文件程序员可以从归档文件中检索并得到原始的被包含文件的内容，模式，时间戳，所有者和组等属性glibc是GNU的C语言标准程序库,C语言将部分函数留给操作系统来实现,当我们的程序需要调用时,就要通过操作系统提供的C程序库来取得这些服务。
程序库与应用程序的链接方式可分为静态与动态链接两种方式，当应用程序需要一个动态链接库时就需要我们自己安装一个动态库在Linux操作系统中。
Gcc编译工具：gcc是一个强大的工具集合，它主要为GNU提供C编译器，现在Gcc也开始支持多种工具语言，如JAVA，FORTRAN 等。
如果能较好的掌握它，我们就能够通过它提供的足够多的参数来全面控制代码的生成。
在安装GNU Tools之前你需要注意的有两个问题：（一）需要了解宿主机和目标机的体系结构。
这是因为不同的体系结构所需的开发工具的版本是不同的。
（二）不同开发工具之间版本的控制。
此图列出了到目前为止成功的版本配置宿主机目标机OS内核Binutils Gcc Glibc I386i386Linux 2.4.x 2.14.90 3.3.1 2.3.2 i386ppc Linux 2.4.x 2.10.1 2.95.3 2.2.1 i386arm Linux 2.4.x 2.13.90 3.2.1 2.3.1 i386mips Linux 2.4.x 2.8.1Egcs-1.1.2 2.0.6 sparc ppc Linux 2.4.x 2.10.1 2.95.2 2.1.3 ppc arm Linux 2.4.x 2.10.1 2.95.3 2.2.3 i386strongarm Linux 2.6.x 2.14.1 3.3.3 2.3.2 i386xscale Linux 2.6.x 2.14.1 3.3.3 2.3.2的安装(三）对于每个单独的工具软件包，它的配置/编译/安装过程一般包括如下几步：（1）下载并解压软件包；（2）配置软件包；（3）编译软件包；（4）安装软件包；为了安装某些GNU Tools，可能还需要对Linux内核的include文件进行配置，这主要是由于glibc的安装是与Linux内核相关的。
