微处理器系统结构-概述

1.1计算机发展18800个电子管占地1500平方英尺，重达30吨每秒5000次ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）1946.2.14宾夕法尼亚大学莫奇来（Mauchly）、爱克特（Eckert）1949年5月6日，EDSAC第一台存储程序的“冯·诺依曼机器”数字计算机之父用二进制取代十进制程序存储思想“世界上最小电脑”E-ball京-Kcomputer88128颗/705024核心Rmax:10.51PFlops“天河一号A”2010/10IntelXeonX5670186368核心224TB/MRmax:2.566PFlops现代微型计算机发展历史上的三架马车1981年8月2日全球第一台个人电脑--IBMPC51501971年，英特尔推出了全球第一枚微处理器INTEL40041981年MS-DOS1.01995年8月24日Windows95第一代1971年Intel40044位2300108KHz每秒6万次1972年Intel80088位3500基本指令周期为20～50μs第二代1974年Intel80808位60002MHzMC68008位68001976年Z808位100002.5MHz第三代1978年Intel808616位290005MHz／基本指令周期0.5μs1982年Intel8028616位13.4万基本指令周期0.2μs第四代1985年10月8038632位27.5万16-33MHz／3-4MIPS1989年4月8048632位120万33-120MHz/41-54MIPS第五代1993.3.22Pentium32位310万75-133MHz0.6μm1995.11.8Pentiumpro32位550万200MHz/400MIPS1997年PentiumⅡ32位700万266MHz/400MIPS1999.2.26PentiumⅢ32位2800万450MHz1999.2.24AMD-K6-Ⅲ32位2130万450MHz0.25μm2000.11.24Pentium432位4200万1.4GHz0.18μm更新……摩尔定律CPU性能每18个月增加一倍4200280070055031012027.513.42.90.490500100015002000250030003500400045001973197819821985198919931995199719992000年万晶体管摩尔定律晶体管数目每两年增加一倍2012/04/22Corei7-32203.5-3.9GHzGLA115522nm8MBL3带制冷机的微电脑Intel2012~2018六年计划201232nmWestmere→SandyBridge201422nmHaswell201514nmRockwell201614nmSkylake201810nmSkymont物联网：从“智能微尘”到“智慧地球”=sph物联网技术网路应用:无限+无线计算机+通信+消费品嵌入式：后PC时代的技术主力SoC介绍单一芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能，从而实现一个系统的功能优点低功耗、体积小、高速度、省成本特点实现复杂系统功能的软硬件统一的超大规模集成电路设计中大量复用第三方IP核超深亚微米/纳米级工艺技术支撑1.3嵌入式系统定义以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。分类嵌入式微处理器(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrollerUnit,EMCU)嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)嵌入式片上系统(SystemOnChip，SoC)与通用计算机系统区别嵌入式系统一般具备支持实时多任务操作很强的存储区保护功能可扩展的处理器结构很低功耗嵌入式应用软件嵌入式操作系统嵌入式处理器嵌入式接口逻辑外围设备SoC嵌入式系统特点面向特定应用高效率、高性能、低功耗、低成本软件固化，高可靠性代码本身不具备开发能力外围设备I/O接口存储器嵌入式系统组成嵌入式处理器嵌入式操作系统VxWorksμc/OSWindowsCE嵌入式Linux嵌入式开发工具嵌入式应用软件EMPUEMCUEDSPSoCROMRAMEEPROMNVRAM编译器链接器调试器仿真器键盘LCD存储设备音频设备专用设备