浙江大学嵌入式课件--嵌入式系统3.ppt

浙江大学嵌入式课件--嵌入式系统3
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instruction set
software
hardware
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10
指令集体系结构的设计内容
数据格式：硬件能直接识别和处理的数据类型和格式等合(Candence)
处理器的验证与测试
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6 逻辑综合
48
逻辑综合
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工艺库
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嵌入式体系结构
嵌入式指令集
嵌入式CPU
存储器
IO设计
SOC
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设计嵌入式系统的第一步
确定指令系统，以指导选择嵌入式内核
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嵌入式微内核
嵌入式微处理器
嵌入式控制器
嵌入式DSP
SOC（在片系统）
本章介绍微处理器（ARM），DSP（SHARC）
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一、计算机体系结构
1、
五大部件：
ALU，Controller, Memory, Input,Output
核心部件：早期是CPU，后来是Memory
存储程序(stored program)：程序以数字形式存在，可以与数据一样被读写
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指令执行次序：
顺序
跳转
程序计数器Program Counter（PC）
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2、哈佛体系结构
程序与数据有单独的存储器
PC只能指向程序存储器
目前仍然广泛应用
指令cache与数据cache
适用于实时信号处理（大部分的DSP）
大量数据流入计算机
数据必须在精确的时间内处理完成
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3、RISC与CISC
CISC：复杂指令系统计算机
RISC：精简指令系统计算机
RISC一般性能比CISC高
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4、汇编语言种类
1)堆栈型汇编
Push a
Push b
Add
Pop c
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2)累加器型汇编
Load a
Add b
Store c
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3)通用寄存器型汇编
Load $1, A
Load $2, B
Add $3, $1, $2
Store $3, C
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二、ARM处理器
属于RISC体系
自己不制造VLSI设备，只提供授权
ARM：只设计内核的英国公司
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ARM内核系列
ARM720T
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ARM720T特性
Features:
32/16-bit RISC architecture (ARMv4T)
Power-efficient three-stage pipeline
32-bit ALU and high-performance multiplier
8 KByte unified cache
Memory Management Unit (MMU)
Extensive debug facilities:– Embedded ICE-RT real-time debug unit– JTAG interface unit– Interface for direct connection to Embedded Trace Macrocell (ETM)
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集成ARM内核的芯片
ARM720T－Cirrus Logic公司EP7312
三星：应用于手持设备与网络设备
Intel：StrongArm系列&Xscale系列
Motorola：手持设备（由68改过来）
Cirrus Logic：EP7312
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ARM内核
ARM内核被授权给数百家厂商
ARM主要应用于无线局域网、3G、手机、手持设备、有线网络通讯
应用形式：集成到专用芯片中作控制器
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ARM体系结构

ARM9采用哈佛体系
对汇编程序员透明
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ARM基本数据类型
两种：
32位长的字
4个8bit的字节
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地址
32位地址长度
可以配置为低序或者高序
字的最低位放最低位字节（低序）
字的最低位放最高位字节（高序）
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汇编书写模式
属于通用寄存器型（GPR）汇编
Load－Store结构
数据必须装载到寄存器才能运算
Load从内存装到寄存器
Store从寄存器存储到内存
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ARM的寄存器
16个通用寄存器
r0…r15
r15 同时做PC
1个特殊寄存器：当前程序状态寄存器CPSR
在进行运算时被自动设置
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CPSR
高四位为NZCV
N:负数
Z:为0
C：进位
V：溢出
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1）寄存器型指令：
add r0, r1, r2
r1寄存器的内容加r2寄存器的内容，存到r0
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算术运算
Add加
Adc进位加
Sub减
Sbc进位减
Rsb：逆减
Rsc：进位逆减
Mul：乘
Mla：乘且累加
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逻辑运算
And：按位与
Orr：按位或
EOR：按位异或
BIC：位清除
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移位运算
L