臺(tái)式機(jī),筆記本,服務(wù)器和手機(jī)等的處理器芯

1、個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的處理器芯片：英特爾，AMD旗下產(chǎn)品：手機(jī)處理器芯片：因特爾Atom，ARM，Xscale、Intel PXA272 、TI的OMAP一因特爾Atom：在個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器市場(chǎng)確立了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)后，英特爾目光又瞄準(zhǔn)了智能手機(jī)和其它便攜設(shè)備市場(chǎng)，通過(guò)其低功耗Atom處理器，英特爾已經(jīng)相當(dāng)成功的獲得了上網(wǎng)本市場(chǎng)的更大份額。2011年英特爾計(jì)劃推出其代號(hào)為“Medfield”的32納米Atom處理器，進(jìn)軍智能手機(jī)市場(chǎng)。該市場(chǎng)目前的主流廠(chǎng)商包括高通(Qualcomm)、德州儀器(Texas Instruments)、意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、聯(lián)發(fā)科(MediaTek

2、)和英飛凌科技公司(Infineon Technologies)等巨頭。它們都使用ARM授權(quán)的成功芯片設(shè)計(jì)。ARM的設(shè)計(jì)已經(jīng)非常普及，因?yàn)樗墓姆浅５?，這對(duì)手機(jī)產(chǎn)品的電池壽命來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。 Medfield將使用英特爾研發(fā)中的32納米工藝，據(jù)稱(chēng)可以大大降低處理器尺寸和運(yùn)行/待機(jī)功耗。當(dāng)然要想取代基于ARM的處理器芯片，英特爾肯定會(huì)面臨一些競(jìng)爭(zhēng)壓力?；贏RM的處理器也不再滿(mǎn)足于手機(jī)市場(chǎng)，現(xiàn)在也開(kāi)始瞄準(zhǔn)英特爾目前所在的其它移動(dòng)計(jì)算市場(chǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，5月份惠普曾表示考慮推出使用ARM處理器芯片的上網(wǎng)本。6月份ARM宣布，四家PC廠(chǎng)商計(jì)劃今年推出基于ARM的上網(wǎng)本。二Xscale Intel的X

3、Scale處理器主要用于掌上電腦等便攜設(shè)備，它是Intel公司始于ARM v5TE處理器發(fā)展的產(chǎn)品，在架構(gòu)擴(kuò)展的基礎(chǔ)上同時(shí)也保留了對(duì)于以往產(chǎn)品的向下兼容，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。相比于ARM處理器，XScale功耗更低，系統(tǒng)伸縮性更好，同時(shí)核心頻率也得到提高，達(dá)到了400Mhz甚至更高。這種處理器還支持高效通訊指令，可以和同樣架構(gòu)處理器之間達(dá)到高速傳輸。其中一個(gè)主要的擴(kuò)展就是無(wú)線(xiàn)MMX，這是一種64位的SIMD指令集，在新款的 Xscale處理器中集成有SIMD協(xié)處理器。這些指令集可以有效的加快視頻、3D圖像、音頻以及其他SIMD傳統(tǒng)元素處理。 目前的系列：PXA210(代號(hào)Sabinal)PX

4、A25x(代號(hào)Cotulla), PXA26xPXA27x(代號(hào)Bulverde) 2006年7月，Intel宣布將PXA系列的處理器部門(mén)，包含PXA2XX及PXA9XX(代號(hào):Hermon)賣(mài)給Marvell公司。 三、ARMAdvanced RISC Machines ARM（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類(lèi)微處理器的通稱(chēng)，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。 1991年ARM公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常所說(shuō)的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、

5、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)等各類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)，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，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。 ARM公司是專(zhuān)門(mén)從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，因此既使得ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，

6、使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消費(fèi)者所接受，更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域：到目前為止，ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域： 1、工業(yè)控制領(lǐng)域：作為32的RISC架構(gòu)，基于ARM核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場(chǎng)的大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，ARM微控制器的低功耗、高性?xún)r(jià)比，向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。 2、無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域：目前已有超過(guò)85%的無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備采用了ARM技術(shù)， ARM以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 3、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣，采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。此外，ARM在語(yǔ)音及視頻處理

7、上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對(duì)DSP的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 4、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品：ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒和游戲機(jī)中得到廣泛采用。 5、成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用ARM技術(shù)。手機(jī)中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。 除此以外，ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會(huì)在將來(lái)取得更加廣泛的應(yīng)用。 ARM微處理器的特點(diǎn) 采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點(diǎn)： 1、體積小、低功耗、低成本、高性能； 2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件； 3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；

8、 4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； 5、尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高； 6、指令長(zhǎng)度固定； ARM微處理器系列 ARM微處理器目前包括下面幾個(gè)系列，以及其它廠(chǎng)商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)以外，每一個(gè)系列的ARM微處理器都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。 ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 SecurCore系列 Inter的Xscale Inter的StrongARM 其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專(zhuān)門(mén)為安全要求較高的應(yīng)

9、用而設(shè)計(jì)。 以下我們來(lái)詳細(xì)了解一下各種處理器的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。 1.ARM7微處理器系列 ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用。ARM7微處理器系列具有如下特點(diǎn)： 具有嵌入式ICERT邏輯，調(diào)試開(kāi)發(fā)方便。 極低的功耗，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。 能夠提供0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)。 代碼密度高并兼容16位的Thumb指令集。 對(duì)操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS等。 指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶(hù)的產(chǎn)品升級(jí)換代。 主頻最高可達(dá)130M

10、IPS，高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。 ARM7系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋汗I(yè)控制、Internet設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。 ARM7系列微處理器包括如下幾種類(lèi)型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、 ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為： T： 支持16為壓縮指令集Thumb； D： 支持片上Debug； M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier） I： 嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)； 2 ARM9微處理器系列 ARM9

11、系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特點(diǎn)： 5級(jí)整數(shù)流水線(xiàn)，指令執(zhí)行效率更高。 提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。 支持32位的高速AMBA總線(xiàn)接口。 全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。 MPU支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。 ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 ARM9系列微處理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三

12、種類(lèi)型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 3 ARM9E微處理器系列 ARM9E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強(qiáng)的DSP處理能力，很適合于那些需要同時(shí)使用DSP和微控制器的應(yīng)用場(chǎng)合。 ARM9E系列微處理器的主要特點(diǎn)如下： 支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合。 5級(jí)整數(shù)流水線(xiàn)，指令執(zhí)行效率更高。 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。 支持32位的高速AMBA總線(xiàn)接口。 支持VFP9浮點(diǎn)處理協(xié)處理器。 全性能的MMU，支持Windows

13、CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。 MPU支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。 主頻最高可達(dá)300MIPS。 ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線(xiàn)設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。 ARM9E系列微處理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類(lèi)型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 4 ARM10E微處理器系列 ARM10E系列微處理器具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，由于采用了新的體系結(jié)構(gòu)，與同等的ARM9器件相比較，在同樣的時(shí)鐘頻率下，性能提高了近50，同時(shí)，ARM10E

14、系列微處理器采用了兩種先進(jìn)的節(jié)能方式，使其功耗極低。 ARM10E系列微處理器的主要特點(diǎn)如下： 支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合。 6級(jí)整數(shù)流水線(xiàn)，指令執(zhí)行效率更高。 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。 支持32位的高速AMBA總線(xiàn)接口。 支持VFP10浮點(diǎn)處理協(xié)處理器。 全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。 支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力 主頻最高可達(dá)400MIPS。 內(nèi)嵌并行讀/寫(xiě)操作部件。 ARM10E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線(xiàn)設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)

15、控制、通信和信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。 ARM10E系列微處理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三種類(lèi)型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 5 SecurCore微處理器系列 SecurCore系列微處理器專(zhuān)為安全需要而設(shè)計(jì)，提供了完善的32位RISC技術(shù)的安全解決方案，因此，SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的低功耗、高性能的特點(diǎn)外，還具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即提供了對(duì)安全解決方案的支持。 SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)各種主要特點(diǎn)外，還在系統(tǒng)安全方面具有如下的特點(diǎn)： 帶有靈活的保護(hù)單元，以確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全。 采用軟內(nèi)核技術(shù)，防止外部

16、對(duì)其進(jìn)行掃描探測(cè)。 可集成用戶(hù)自己的安全特性和其他協(xié)處理器。 SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用于一些對(duì)安全性要求較高的應(yīng)用產(chǎn)品及應(yīng)用系統(tǒng)，如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。 SecurCore系列微處理器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210四種類(lèi)型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 6 StrongARM微處理器系列 Inter StrongARM SA-1100處理器是采用ARM體系結(jié)構(gòu)高度集成的32位RISC微處理器。它融合了Inter公司的設(shè)計(jì)和處理技術(shù)以及ARM體系結(jié)構(gòu)的

17、電源效率，采用在軟件上兼容ARMv4體系結(jié)構(gòu)、同時(shí)采用具有Intel技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。 Intel StrongARM處理器是便攜式通訊產(chǎn)品和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的理想選擇，已成功應(yīng)用于多家公司的掌上電腦系列產(chǎn)品。 7 Xscale處理器 Xscale 處理器是基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的解決方案，是一款全性能、高性?xún)r(jià)比、低功耗的處理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在數(shù)字移動(dòng)電話(huà)、個(gè)人數(shù)字助理和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等場(chǎng)合。 Xscale 處理器是Inter目前主要推廣的一款A(yù)RM微處理器。 1.4 ARM微處理器結(jié)構(gòu) 1.4.1 RISC體系結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的CISC（Complex Inst

18、ruction Set Computer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)有其固有的缺點(diǎn)，即隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷引入新的復(fù)雜的指令集，為支持這些新增的指令，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，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。 基于以上的不合理性，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并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)

19、的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理地提高運(yùn)算速度上。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(lèi)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。 到目前為止，RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒(méi)有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為，RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)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23種。 使用單周期指令，便于流水線(xiàn)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(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。 除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗： 所

20、有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。 可用加載/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。 可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。 在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來(lái)提高運(yùn)行效率。 當(dāng)然，和CISC架構(gòu)相比較，盡管RISC架構(gòu)有上述的優(yōu)點(diǎn)，但決不能認(rèn)為RISC架構(gòu)就可以取代CISC架構(gòu)，事實(shí)上，RISC和CISC各有優(yōu)勢(shì)，而且界限并不那么明顯。現(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍，內(nèi)部加入了RISC的特性，如超長(zhǎng)指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)的CPU發(fā)展方向之一。 1.4.2 ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu) ARM處理器共有37

21、個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括： 31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。 6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。 同時(shí)，ARM處理器又有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式下均有一組相應(yīng)的寄存器與之對(duì)應(yīng)。即在任意一種處理器模式下，可訪(fǎng)問(wèn)的寄存器包括15個(gè)通用寄存器（R0R14）、一至二個(gè)狀態(tài)寄存器和程序計(jì)數(shù)器。在所有的寄存器中，有些是在7種處理器模式下共用的同一個(gè)物理寄存器，而有些寄存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理寄存器。 關(guān)于ARM處理器的寄存器結(jié)構(gòu)，在后面的相關(guān)章節(jié)將會(huì)詳

22、細(xì)描述。 1.4.3 ARM微處理器的指令結(jié)構(gòu) ARM微處理器的在較新的體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長(zhǎng)度，Thumb指令為16位長(zhǎng)度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省3040以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)于ARM處理器的指令結(jié)構(gòu)，在后面的相關(guān)章節(jié)將會(huì)詳細(xì)描述。 1.5 ARM微處理器的應(yīng)用選型 鑒于ARM微處理器的眾多優(yōu)點(diǎn)，隨著國(guó)內(nèi)外嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的逐步發(fā)展，ARM微處理器必然會(huì)獲得廣泛的重視和應(yīng)用。但是，由于ARM微處理器有多達(dá)十幾種的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，幾十個(gè)芯片生產(chǎn)廠(chǎng)家，以及千變

23、萬(wàn)化的內(nèi)部功能配置組合，給開(kāi)發(fā)人員在選擇方案時(shí)帶來(lái)一定的困難，所以，對(duì)ARM芯片做一些對(duì)比研究是十分必要的。 以下從應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)在選擇ARM微處理器時(shí)所應(yīng)考慮的主要問(wèn)題做一些簡(jiǎn)要的探討。 ARM微處理器內(nèi)核的選擇 從前面所介紹的內(nèi)容可知，ARM微處理器包含一系列的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶(hù)如果希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。而ARM7TDMI則

24、沒(méi)有MMU，不支持Windows CE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運(yùn)行于ARM7TDMI硬件平臺(tái)之上。事實(shí)上，uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶MMU的微處理器平臺(tái)上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)。 本書(shū)所討論的S3C4510B即為一款不帶MMU的ARM微處理器，可在其上運(yùn)行uCLinux操作系統(tǒng)。 系統(tǒng)的工作頻率 系統(tǒng)的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見(jiàn)的ARM7芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘為20MHz-133MHz，ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，

25、常見(jiàn)的ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為100MHz-233MHz，ARM10最高可以達(dá)到700MHz。不同芯片對(duì)時(shí)鐘的處理不同，有的芯片只需要一個(gè)主時(shí)鐘頻率，有的芯片內(nèi)部時(shí)鐘控制器可以分別為ARM核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供不同頻率的時(shí)鐘。 芯片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量 大多數(shù)的ARM微處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不太大，需要用戶(hù)在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)存儲(chǔ)器，但也有部分芯片具有相對(duì)較大的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間，用戶(hù)在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用這種類(lèi)型，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 片內(nèi)外圍電路的選擇 除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的

26、應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，我們稱(chēng)之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤(pán)接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能，這樣既可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。 四 無(wú)線(xiàn)設(shè)備制造商，諸如諾基亞、愛(ài)立信、Palm、惠普公司及索尼等業(yè)界頂尖的設(shè)備制造商，以及諸如宏基、LuckyGoldstar、HTC、Sendo及其它的主要設(shè)計(jì)制造商均宣布支持TI的OMAP處理器平臺(tái)。此外，領(lǐng)先的 OS 廠(chǎng)商，包括 Symbian、微軟、Sun Microsystems 及其它廠(chǎng)商與 TI 也進(jìn)行了密切

27、合作，已將其解決方案移植到了 TI 的OMAP處理器上。OMAP平臺(tái)通過(guò)支持Symbian OS、Microsoft PocketPC 2002及Windows CE；Palm OS、Linux、Java、ARM Instruction Set 及 C/C+，為軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)商提供了易于使用的開(kāi)放式編程環(huán)境。 TI還投入大量的資金開(kāi)發(fā)和拓展其OMAP開(kāi)發(fā)商網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是由致力于創(chuàng)建全新應(yīng)用的國(guó)際軟件開(kāi)發(fā)商所組成的社區(qū)。通過(guò)提供多種工具、培訓(xùn)以及獨(dú)立OMAP技術(shù)中心的全球網(wǎng)絡(luò)，TI使開(kāi)發(fā)商和客戶(hù)能快速開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用及產(chǎn)品。 目前TI主流的應(yīng)用處理器是OMAP730。 OMAP730是集成了ARM92

28、6TEJ 應(yīng)用處理器和TI的 GSM/GPRS 數(shù)字基帶的單芯片處理器。由于集成了40個(gè)外設(shè)在單芯片中, 基于OMAP730的設(shè)計(jì)只需要上代處理器一半的板級(jí)空間。此外OMAP730具有獨(dú)特的SRAM frame buffer 用于提高流媒體和應(yīng)用程序的處理性能。OMAP730處理器還提供復(fù)雜的硬件加密功能，包括加密的引導(dǎo)程序，操作的加密模式，加密的RAM和ROM，并對(duì)一些加密標(biāo)準(zhǔn)提供硬件加速。 而采用了OMAP730處理器的TCS2600則是TI現(xiàn)在推出的主流智能手機(jī)平臺(tái)，它是新的低功耗和低成本的選擇，充分利用 了TI OMAP? 平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了安全的移動(dòng)商務(wù)、多媒體游戲與娛樂(lè)、定位服務(wù)、流

29、媒體、更高速的 Java 處理、web 瀏覽、增強(qiáng)的 2D 圖形、支持高層操作系統(tǒng)以及其他眾多應(yīng)用。整個(gè)平臺(tái)的功能在53.20mm31.25mm的印刷電路板上實(shí)現(xiàn)，和其他的具有相同特征和存儲(chǔ)器的方案相比擁有較低的成本。另外的一個(gè)特點(diǎn)就是極低的功耗，能夠極大的延長(zhǎng)電池的使用壽命。該方案可以升級(jí)支持EDGE協(xié)議需求，面對(duì)JAVA需求，采用了對(duì)JAVA的硬件加速并集成了 USB, SD/MMC/SDIO, Bluetooth?, 802.11 high-speed link, Fast IrDA 等外設(shè)。 此外，TCS2600還提供無(wú)與倫比的安全特性，通過(guò)采用安全引導(dǎo)裝載程序、真正的硬件隨機(jī)數(shù)生成器

30、 (RNG)、安全執(zhí)行與存儲(chǔ)環(huán)境，以及硬件加速器等來(lái)進(jìn)行大量加密與單向散列算法，可防止病毒攻擊并可確保個(gè)人信息及專(zhuān)有軟件或儲(chǔ)存在移動(dòng)終端中的創(chuàng)造性?xún)?nèi)容的安全性。在靈活性方面，TI的智能手機(jī)平臺(tái)可以方便的和TI的WLAN已及藍(lán)牙方案集成，將會(huì)為用戶(hù)提供提能各異且個(gè)性化的產(chǎn)品。 對(duì)中國(guó)的OEM廠(chǎng)商來(lái)講，要想在未來(lái)2.5G/3G無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)上獲得領(lǐng)先的市場(chǎng)地位，選擇一個(gè)可提供整套解決方案包括無(wú)線(xiàn)軟件協(xié)議，數(shù)字基帶、電源管理，應(yīng)用處理器，模擬基帶，RF，嵌入式內(nèi)存和參考設(shè)計(jì)并具有優(yōu)秀集成能力的廠(chǎng)商至關(guān)重要。作為GSM的領(lǐng)先半導(dǎo)體供應(yīng)商，TI無(wú)疑在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域占據(jù)著領(lǐng)先地位。針對(duì)智能手機(jī)市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)I

31、DC預(yù)計(jì)，隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的發(fā)展，全球高端智能手機(jī)將以每年100%以上的高速增長(zhǎng)，在2006年左右攀升至2000萬(wàn)臺(tái)。而國(guó)內(nèi)智能手機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展則更為迅猛，平均年增長(zhǎng)率為220%。通過(guò)提供業(yè)界最高性能的DSP、功耗最低的模擬組件，以及在集成電路技術(shù)領(lǐng)域最深刻的體驗(yàn)，TI期待為中國(guó)智能手機(jī)市場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展起到不可替代的促進(jìn)作用。 CPU即中央處理器，它是計(jì)算機(jī)的大腦，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、控制都是由它來(lái)處理的。它的發(fā)展非常迅速，就像列不斷在加速的列車(chē)一樣。個(gè)人電腦從 8088(XT)發(fā)展到現(xiàn)在的Pentium III時(shí)代，只經(jīng)過(guò)了不到20年的時(shí)間。從生產(chǎn)技術(shù)來(lái)說(shuō)，最初的8088集成了29000個(gè)晶體管，

32、而高能奔騰的集成度超過(guò)了750萬(wàn)個(gè)晶體管；從CPU的運(yùn)行速度，以MIPS(百萬(wàn)個(gè)指令每秒)為單位，8088是0.75，而速度最快的高能奔騰超過(guò)了1000。 CPU發(fā)展歷程8088，8086 Intel公司于1981年推出8086與8088微處理器，著名的IBM XT電腦就是基于8088。這兩種16位的微處理器比以往的8位機(jī)功能更強(qiáng)大，地址線(xiàn)有20條，內(nèi)存尋址范圍為1M字節(jié)。它們的區(qū)別在于，8086外部的數(shù)據(jù)也是16位，而8088的外部數(shù)據(jù)為8位。80286 1982年，INTEL推出了80286芯片，該芯片含有13.4萬(wàn)個(gè)晶體管，80286也是16位處理器，其頻率比8086更高，它有24條地址線(xiàn)，內(nèi)存尋址范圍是16M字節(jié)。80386 80386屬于32位微處理器，其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是32位，地址總線(xiàn)也是32位，可尋址4GB內(nèi)存。它除具有實(shí)模式和保護(hù)模式外，還增加了一種叫虛擬86的工作方式，可以通過(guò)同時(shí)模擬多個(gè)8086處理器來(lái)提供多任務(wù)能力。它有以下幾種： 80386SX，它是準(zhǔn)32位處理器，數(shù)據(jù)總線(xiàn)是16位，其內(nèi)部32位寄存器必須分兩個(gè)16位的總線(xiàn)來(lái)讀取。它是286計(jì)算機(jī)與386DX計(jì)算機(jī)之間的過(guò)渡產(chǎn)品。386DX是真正的32位