嵌入式處理器的分類

嵌入式處理器的分類

　　全世界嵌入式處理器的品種總量已經超過1000多種，流行的體系結構有30多個系列�，F在幾乎每個半導體制造商都生產嵌入式處理器，下面yjbys小編為大家準備了關于嵌入式處理器的分類，歡迎閱讀。

　　介紹

　　嵌入式處理器是嵌入式系統的核心，是控制、輔助系統運行的硬件單元。范圍極其廣闊，從最初的4位處理器，仍在大規模應用的8位單片機，到最新的受到廣泛青睞的32位，64位嵌入式CPU。

　　分類

　　1、嵌入式微處理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

　　嵌入式處理器的基礎是通用CPU，在應用中，將微處理器裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應應用有關的母板功能，這樣可以大幅度減少系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用的特殊要求，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優點，但是設計中需外加ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，技術保密性也較差。

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

　　2、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)

　　嵌入式微控制器又稱單片機，顧名思義，就是將整個計算機系統集成到一片芯片中。嵌入式微控制器一般以某種微處理器內核為核心，芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O、串行口、脈沖調制輸出、A/D、D/A、Flash等各種必要功能和外設。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減少，從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統工業的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，故稱為微控制器。嵌入式微控制器目前的品種和數量最多，比較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處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

　　DSP處理器對系統結構和指令進行了特殊設計，使其適合于執行DSP算法，編譯效率較高，指令執行速度快。在數字濾波、FFT、譜分析等方面DSP算法正大量進入嵌入式領域，DSP應用正從在單片機中以普通指令實現DSP功能，過渡到采用嵌入式DSP處理器。嵌入式DSP處理器有兩個發展來源，一是DSP處理器經過單片化、EMC改造、增加片上外設稱為嵌入式DSP處理器;二是在通用單片機或SOC中增加DSP協處理器。

　　目前嵌入式DSP處理器比較有代表性的產品是Texas Instruments的TMS320系列和Motorola 的DSP56000系列。

　　4、嵌入式片上系統(System On Chip, SOC)

　　隨著EDI的推廣、VLSI設計的普及以及半導體工藝的迅速發展，可以結合許多功能區塊，將功能做在一個芯片上而構成一個更為復雜的系統，這就是SOC。它結合了微內核，像ARM RISC、MIPS RISC、DSP或是其它的微處理器核心，外加通信接口單元，像USB、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、藍牙模塊等等。這樣開發的應用系統電路板變得很簡潔，對于減小體積和功耗、提高可靠性非常有利。

　　SOC分為通用和專用兩類，通用系列包括Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件。專用SOC一般專用于某個或某類系統中，一個有代表性的產品是Philips的Smart XA，它將XA單片機內核和支持超過2048位復雜RSA算法的CCU單元制作在一塊硅片上，形成一個可加載JAVA或者C語言的專用SOC，可用于公眾互聯網如Internet安全方面。

　　發展歷程

　　嵌入式微處理器誕生于20世紀70年代末，其間經歷了SCM、MCU、網絡化、軟件硬化四大發展階段。

　　1.SCM階段：即單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)階段，主要是單片微型計算機的體系結構探索階段。Zilog公司Z80等系列單片機的“單片機模式”獲得成功，走出了SCM 與通用計算機完全不同的發展道路。

　　2.MCU階段：即嵌入式微控制器(Micro-Controller Unit，單片機)大發展階段，主要的技術方向是：為滿足嵌入式系統應用不斷擴展的需要，在芯片上集成了更多種類的外圍電路與接口電路，突顯其微型化和智能化的實時控制功能。80C51微控制器是這類產品的典型代表型號。

　　3.網絡化階段：隨著互聯網的高速發展，各個系統，不論是手持型還是固定式的嵌入式電子產品都希望能聯接互聯網。因此，網絡模塊集成于芯片上就成為了一個重要模塊。

　　4.軟件硬化階段：隨著市場對CPU芯片產品的使用面越來越廣，對速度、性能等方面的要求越來越高，同時要求的產品開發的時間越來越短，而軟件功能和系統卻越來越復雜，要求實時處理的多媒體等大型文件的處理要求越來越多(如MP3、MP4播放器、GPS導航儀等)，以及手持型數字電視飛速發展的需要，有的還需要實時在線快速改變邏輯功能，尤其是對低功耗的需要越來越嚴，僅僅采用軟件的方式已遠遠不能滿足這些市場發展的實際需要。同時，隨著半導體設計和加工技術的飛速發展以及設計水平的自動化程度的提高，極大地降低了嵌入式微處理器芯片的設計難度。為軟件硬化的普及發展帶來了極大的促進作用。

　　特點

　　嵌入式微處理器與普通臺式計算機的微處理器設計在基本原理上是相似的，但是工作穩定性更高，功耗較小，對環境(如溫度、濕度、電磁場、振動等)的適應能力強，體積更小，且集成的功能較多。在桌面計算機領域，對處理器進行比較時的主要指標就是計算速度，從33MHz主頻的386計算機到3GHz主頻的Pentium 4處理器，速度的提升是用戶最主要關心的變化，但在嵌入式領域，情況則完全不同。嵌入式處理器的選擇必須根據設計的需求，在性能、功耗、功能、尺寸和封裝形式、SoC程度、成本、商業考慮等等諸多因素之中進行折中，擇優選擇。

　　嵌入式處理器做為嵌入式系統的核心，嵌入式處理器擔負著控制、系統工作的重要任務，使宿主設備功能智能化、靈活設計和操作簡便。為合理高效的完成這些任務，一般說，嵌入式處理器具有以下特點：很強的實時多任務支持能力，存儲區保護功能，可擴展的微處理器結構，較強的中斷處理能力，低功耗。

　　嵌入式系統的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個特點：

　　1）對實時多任務有很強的支持能力，能完成多任務并且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時內核心的執行時間減少到最低限度。

　　2）具有功能很強的存儲區保護功能。這是由于嵌入式系統的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區保護功能，同時也有利于軟件診斷。

　　3）可擴展的處理器結構，以能最迅速地開展出滿足應用的最高性能的嵌入式微處理器。

　　4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。

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