嵌入式系統(tǒng)這個(gè)概念的引入是上世紀(jì)八十年代,它一般是由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序組成。我們生活當(dāng)中常見(jiàn)的PDA、手機(jī)就使用了嵌入式的處理器和操作系統(tǒng)。目前這些便攜式設(shè)備的處理器大多數(shù)采用ARM授權(quán)的內(nèi)核構(gòu)架,并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展緩存(Cache)和存儲(chǔ)系統(tǒng)制作成最終的處理器芯片。以下是幾個(gè)常見(jiàn)概念:
1、RISC(Reduced Instruction Set Computing)和CISC(Complex Instruction Set Computing)
精簡(jiǎn)指令集系統(tǒng)和復(fù)雜指令集系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)一般處理的是指令,指令包括操作碼和地址碼。根據(jù)操作碼的類型(代碼的長(zhǎng)度)、地址的結(jié)構(gòu)和尋址的方式,指令有簡(jiǎn)單指令和復(fù)雜指令的區(qū)分。上世紀(jì)70年代以前,使用的都是CISC系統(tǒng),在這種系統(tǒng)里指令使用頻率相差懸殊,大約有20%的指令會(huì)被反復(fù)使用,占整個(gè)程序代碼的80%。而余下的80%的指令卻不經(jīng)常使用,在程序設(shè)計(jì)中只占20%,顯然,這種結(jié)構(gòu)是不太合理的。
1979年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出了RISC(Reduced Instruction Set Computer,精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))的概念。 RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡(jiǎn)單指令,避免復(fù)雜指令;將指令長(zhǎng)度固定,指令格式和尋地方式種類減少;以控制邏輯為主,不用或少用微碼控制等措施來(lái)達(dá)到上述目的。
RISC體系結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn):采用固定長(zhǎng)度的指令格式,指令歸整、簡(jiǎn)單、基本尋址方式有2至3種;使用單周期指令,便于流水線操作執(zhí)行;大量使用寄存器,數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作,只有加載/ 存儲(chǔ)指令可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器,以提高指令的執(zhí)行效率。
2、ARM(Advanced RISC Machines)
ARM可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字,也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱,還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。ARM公司成立于英國(guó)劍橋,主要出售處理器內(nèi)核設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器,就是我們通常所說(shuō)的ARM微處理器。基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75%以上的市場(chǎng)份額。
3、管線(Pipeline)
指令的處理機(jī)制。在ARM7TDMI里,對(duì)指令的操作包括讀取、解碼、執(zhí)行三種管線。在ARM9TDMI處理器里,包括讀取、解碼、執(zhí)行、存儲(chǔ)、寫(xiě)入五種管線。
4、ICE(In Ciruit Emulation)
片內(nèi)模擬器。ARM V4系列以后的處理器都在芯片內(nèi)集成了ICE接口。用來(lái)作為程序模擬仿真的接口。
5、Thumb指令集
16Bit的精簡(jiǎn)指令集合。在ARM內(nèi)核里采用32Bit的ARM指令和16Bit的Thumb指令,使得16Bit的Thumb指令在32Bit的寄存器上執(zhí)行,意味著它可以達(dá)到2倍的指令執(zhí)行效率。運(yùn)用在16Bit的存儲(chǔ)系統(tǒng)或者是處理高代碼密度的情況。
Thumb代碼可以提升比ARM代碼多65%的容量。在使用16Bit的存儲(chǔ)系統(tǒng)的情況下,比ARM處理提升160%的性能。