Embedded 版 (精华区)

发信人: iris (秋风), 信区: Embeded_system
标  题: 嵌入式微处理器
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年05月16日10:53:28 星期三), 站内信件

        嵌入式微处理器
嵌入式微处理器是用于在计算机之外的设备中提供添加的
功能性的计算机芯片，它经常用于控制和监控领域。 你
可能看不见它们，但它们无处不在，对我们的生活的影响
越来越大。我们将在这里谈一谈嵌入式芯片—一种控制着
从移动电话和微波炉到巨型喷气式飞机的各种设备的隐藏
着的芯片。用于PC、工作站和服务器的处理器吸引着所有
人的注意力，而嵌入式微处理器却推动着地球的转动。销
售的芯片都到哪去了？ 

椐世界半导体贸易统计数据蓝皮书中的审计报告显示， 
从单位销售额角度看，象Intel公司的Pentium系统、
Advanced Micro Devices公司的Athlon以及IBM和Motorola
公司的PowerPC等处理器的市场份额只占世界市场的6％。
余下的94％，即50亿片芯片为嵌入式微处理器。 

当你意识到微处理器无处不在的渗透程度时，这一令人吃
惊的统计数字就更容易理解了。据估计，平均每个美国家
庭拥有大约60片内嵌式处理器。 

一些嵌入式处理器是由桌面市场中传下来的东西，即是对
于今天的PC已经过时，但对于处理功能要求较低的任务却
绰绰有余的芯片。过去驱动象TRS-80 、Apple II和
Commodore 64这类早期PC的Z80和6502处理器现在仍是非
常畅销的产品。 甚至最低级的4位处理器的销售量也远远
超过象Pentium这类32位处理器。老式的处理器很少消亡，
并且也没有淡出江湖：它们只是变为嵌入式了。 

因此，嵌入式微处理器市场异乎寻常的广阔。在PC市场的
任何时刻，微处理器之间性能差距只有约3比1,目前速度
最快的芯片以1GHz速度运行，而最慢的最常用的芯片的速
度为333MHz。与此相比，仅就32位嵌入式微处理器来说，
其性能范围为500比1。如果你在4位和8位嵌入式处理器中
进行比较的话，性能范围为几千比一。 

尽管有几千种现成的芯片可供选择，但是许多产品的设计
者需要一些与众不同的特性。因此，他们开发自己的嵌入
式芯片，即所谓的专用集成电路。一位设计人员开始时需
要从一家公司取得嵌入式微处理器的内核的授权，然后添
加他自己应用特有的特性。对于数字照相机处理器来说，
他可能为这种电荷耦合设备的芯片添加一个控制器。对于
具有Internet功能的家电处理器来说，可以添加一个
Ethernet接口。 

这位设计者然后将他的设计交给“铸造厂”，即一家拥有
“工厂”（芯片制造厂）的公司，并将部分制造量出售给
其他公司。主要的制造厂有United Microelectronics公
司、台湾的TSMC公司和美国的IBM Microelectronics公司。 

可定制的处理器内核 

对于一些设计者来说，甚至这种灵活性还不够用。他们可
以找到某些公司，这些公司拥有可高度定制嵌入式微处理
器内核的许可证。利用这类内核，可以开发出用于特殊目
的的新机器级指令。 

对于数字相机处理器而言，一条提高JPEG 图像压缩的指
令具有很高的价值。 对于MP3音乐播放器来说，一条加速
音频解压缩的指令具有同样的用处。然后， 定制的设计
被交给“铸造厂”进行生产。 

Windows、Mac OS和Linux等这类流行的PC操作系统在嵌入
式市场中实际上是不存在的，尽管Windows CE运行在一些
手持计算机上，并且Linux正在进军这一市场。流行的嵌
入式操作系统为OS-9（与OS/2没有什么关系）、pSOS、
VelOSity、QNX、VxWorks和VRTX。 

这些操作系统也被称作实时操作系统，因为它们使处理器
在１微秒内对关键事件做出反应。虽然有各式各样的这类
操作系统可供使用，但是大约一半的嵌入式微处理器设计
者自己编写操作系统。 

随着这类处理器体积越变越小，价格越来越便宜，功能越
来越强大，它们将进入到更多的设备和产品中。现在，它
们已经存在于会唱歌的贺卡和测量行程的运动鞋中。最终，
由于毫微米技术的出现，它们将变得象原子那样普通，并
且几乎象原子那样小 

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