嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)課件

2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)1嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)98.02.192022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)1嵌入式系統(tǒng)組織2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)2課程大綱第一章嵌入式系統(tǒng)概述第二章嵌入式系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程第三章嵌入式系統(tǒng)Xscale微架構(gòu)之系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第四章Xscale指令系統(tǒng)第五章Xscale－PXA270應(yīng)用處理器結(jié)構(gòu)和使用方法實(shí)作PXA270結(jié)構(gòu)與特性時(shí)脈與電源管理系統(tǒng)整合單元LCD控制UART控制USB控制GPIO控制2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)2課程大綱第一章2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)3嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)－

第一章嵌入式系統(tǒng)概述98.02.192022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)3嵌入式系統(tǒng)組織2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)4第一章課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)硬體IntelXscaleSOC系列IntelXscale實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)4第一章課程大2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)5前言「碩大便是美」正好與IA(InformationAppliance)求「小而美、小而省」是背道而馳。半導(dǎo)體電子發(fā)展趨勢(shì)是符合「摩爾定律」資訊載具上之資訊軟體研發(fā)，具有量身訂做之特性，已從電腦中心設(shè)計(jì)(范紐曼結(jié)構(gòu))之時(shí)代轉(zhuǎn)向以消費(fèi)者中心(3C)的設(shè)計(jì)。多產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)並存之網(wǎng)路架構(gòu)以及互動(dòng)性、相容性高之系統(tǒng)軟體變成為研發(fā)廠商開(kāi)發(fā)之首要目標(biāo)：節(jié)省人力成本配合嵌入式系統(tǒng)多功能化求新、求變2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)5前言「碩大便是2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)6計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)ComputerScience電腦科學(xué)是一門包含各種各樣與計(jì)算和資訊處理相關(guān)主題的系統(tǒng)學(xué)科，從抽象的演算法分析、形式化語(yǔ)法等等，到更具體的主題如程式設(shè)計(jì)語(yǔ)言、程式設(shè)計(jì)、軟體和硬體等。作為一門學(xué)科，它與數(shù)學(xué)、電腦程式設(shè)計(jì)、軟體工程和電腦工程有顯著的不同，卻通常被混淆，儘管這些學(xué)科之間存在不同程度的交叉和覆蓋。中國(guó)算盤(abacus)，遠(yuǎn)古就應(yīng)用在計(jì)算上。資訊理論資訊理論2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)6計(jì)算機(jī)科學(xué)(C2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)7計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)Computerscience,orcomputingscienceItisthestudyofthetheoreticalfoundationsofinformationandcomputationandtheirimplementationandapplicationincomputersystems.Computation:Itisageneraltermforanytypeofinformationprocessingthatcanberepresentedmathematically.Computationisaprocessfollowingawell-definedmodelthatisunderstoodandcanbeexpressedinanalgorithm,protocol,networktopology,etc.2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)7計(jì)算機(jī)科學(xué)(C2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)8計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)Information:Generallyspeaking,theconceptofinformationiscloselyrelatedtonotionsofconstraint,communication,control,data,form,instruction,knowledge,meaning,mentalstimulus,pattern,perception,andrepresentation.Informationisthewritingofknowldgeofanysubject.Informationisthestateofasystemofinterest.Messageistheinformationmaterialized.TheASCIIcodesfortheword"Wikipedia"representedinbinary,thenumeralsystemmostcommonlyusedforencodingcomputerinformation.2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)8計(jì)算機(jī)科學(xué)(C2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)9InformationprocessingmaymorespecificallybedefinedintermsbyClaudeE.Shannonastheconversionoflatentinformationintomanifestinformation[citationneeded].Latentandmanifestinformationisdefinedthroughthetermsofequivocation(remaininguncertainty,whatvaluethesenderhasactuallychosen),dissipation(uncertaintyofthesenderwhatthereceiverhasactuallyreceived)andtransformation(savedeffortofquestioning-equivocationminusdissipation)[citationneeded].PracticalInformationProcessingcanbedescribedasacycle,wheredata(whichmayhavenoinherentmeaningtotheobserver)isconvertedintoinformation(whichdoeshavemeaningtotheobserver).Thisconversiontakesoneofthreeforms:Computationutilizesmathematics(specificallyarithmetics)tocreatetheinformationfromdata.Example:acashregister(eithermechanicalordigital)usesadditiontoconverttheindividualitemprices(data)intothetotalamountowedtothestore(information).Transductionistheconversionofonetypeofenergyintoanothertype.Example:Amechanicalspeakerconvertsanelectricsignal(data)intosoundwaves(information).Translationistheconversionofastringofsymbolsfromonesetintoanother.Example:apersonfluenttwolanguagescouldrewriteadocumentthatiswritteninalanguagethattheobserverdoesnotunderstand(data)intoalanguagethattheobserverdoesunderstand(information).NotethattranslationistheonlyInformationprocessingformthatcannotyetbeperformedpurelybyamachine.Itrequiresanorganicbrain(someelectroniccomputerprogramscan'translate'butinrealitytheyareusingcomplexprograms,whichactuallyrelysolelyoncomputationtocompletetheprocess).2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)9Informa2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)10計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的課題：電腦程式能做什麼和不能做什麼（可計(jì)算性）如何使程式更高效的執(zhí)行特定任務(wù)（演算法和複雜性理論）程式如何存取不同類型的資料（資料結(jié)構(gòu)和資料庫(kù)）程式如何顯得更具有智慧（人工智慧）；

人類如何與程式溝通（人機(jī)互動(dòng)和人機(jī)界面）2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)10計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)11計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)電腦(計(jì)算機(jī))科學(xué)的大部分研究是基於“杜林機(jī)”(TuringMachine)和“馮·范紐曼電腦”(JohnvonNeumann)的，它們是絕大多數(shù)實(shí)際機(jī)器的計(jì)算模型。西元1937年，亞蘭杜林（AlanTuring）提出了TuringMachine的概念。TuringMachineTuringmachinesareextremelybasicabstractsymbol-manipulatingdeviceswhich,despitetheirsimplicity,canbeadaptedtosimulatethelogicofanycomputerthatcouldpossiblybeconstructed.Thoughtheywereintendedtobetechnicallyfeasible,Turingmachineswerenotmeanttobeapracticalcomputingtechnology,butathoughtexperimentaboutthelimitsofmechanicalcomputation;thustheywerenotactuallyconstructed.Studyingtheirabstractpropertiesyieldsmanyinsightsintocomputerscienceandcomplexitytheory.2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)11計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)12計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)TuringMachine艾倫?杜林的“通用電腦器”(“universalcomputingmachine”)是由他(1936-1937)為他的多用途單機(jī)器（電腦器）模型命名，這模型可以“運(yùn)行”任何任意（但well-formed）指令序列（稱為

"quintuples"）。這模型被一些人例如Davis(2000)認(rèn)為是“存儲(chǔ)程式電腦”的原點(diǎn)。每臺(tái)圖靈機(jī)從它的字母表得到字串計(jì)算一確定的固定偏可計(jì)算函數(shù)。從外觀上它的行為就像一臺(tái)使用固定程式的電腦。儘管如此，我們可以把任何杜林機(jī)的動(dòng)作表格編碼到一條字串。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)12計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)13計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)VonNeumannorStoredprogramComputer最早的電腦器僅內(nèi)涵固定用途的程式，通常是為了簡(jiǎn)化或教育目的。例如一個(gè)計(jì)算器僅有固定的數(shù)學(xué)計(jì)算程式，它不能拿來(lái)當(dāng)作文書處理軟體，更不能拿來(lái)玩遊戲。若想要改變此機(jī)器的程式，則必須更改線路、更改結(jié)構(gòu)甚至重新設(shè)計(jì)此機(jī)器。范紐曼結(jié)構(gòu)型電腦，則是以儲(chǔ)存程式型電腦的概念改變了這一切。藉由創(chuàng)造一組指令集結(jié)構(gòu)，並將所謂的運(yùn)算轉(zhuǎn)化成一串程式指令的執(zhí)行細(xì)節(jié)，讓此機(jī)器更有彈性。借著將指令當(dāng)成一種特別型態(tài)的靜態(tài)資料，一臺(tái)儲(chǔ)存程式型電腦可輕易改變其程式，並在程式控制下改變其運(yùn)算內(nèi)容。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)13計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)14計(jì)算機(jī)的通用架構(gòu)西元1945年「范紐曼模式」（vonNeumannModel）最主要的精神在於「儲(chǔ)存程式」（storedprogram）的概念2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)14計(jì)算機(jī)的通用2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)15uProcessor架構(gòu)－Intel80386為例Blockdiagramofthei3862022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)15uProce2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)16計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)從功能上看，現(xiàn)代電腦系統(tǒng)可分為五個(gè)層次級(jí)別，每一層都能進(jìn)行程式設(shè)計(jì)。微程式設(shè)計(jì)級(jí)這一級(jí)是由硬體直接實(shí)現(xiàn)的，是電腦系統(tǒng)最底層的硬體系統(tǒng)。由機(jī)器硬體直接執(zhí)行微指令。只有採(cǎi)用微程式設(shè)計(jì)的電腦系統(tǒng)，才有這一級(jí)。如果某一個(gè)應(yīng)用程式直接用微指令來(lái)編寫，那麼可在這一級(jí)上運(yùn)行應(yīng)用程式。一般機(jī)器級(jí)

也稱為機(jī)器語(yǔ)言級(jí)，它由微程式解釋機(jī)器指令系統(tǒng)。這一級(jí)也是硬體級(jí)，是軟體系統(tǒng)和硬體系統(tǒng)之間的紐帶。硬體系統(tǒng)的操作由此級(jí)控制，軟體系統(tǒng)的各種程式，必須轉(zhuǎn)換成此級(jí)的形式才能執(zhí)行。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)16計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)17計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)作業(yè)系統(tǒng)級(jí)

由作業(yè)系統(tǒng)程式實(shí)現(xiàn)。這些作業(yè)系統(tǒng)由機(jī)器指令和廣義指令組成，廣義指令是作業(yè)系統(tǒng)定義和解釋的軟體指令，所以這一級(jí)也稱為混合級(jí)。電腦系統(tǒng)中硬體和軟體資源由此級(jí)管理和統(tǒng)一調(diào)度，它支撐著其他系統(tǒng)軟體和應(yīng)用軟體，使電腦能夠自動(dòng)運(yùn)行，發(fā)揮高效率的特性。

組合語(yǔ)言級(jí)

給程式人員提供一種符號(hào)形式語(yǔ)言，以減少程式編寫的複雜性。這一級(jí)由組合語(yǔ)言程式支持和執(zhí)行。如果應(yīng)用程式採(cǎi)用組合語(yǔ)言編寫，則機(jī)器必須要有這一級(jí)的功能；如果應(yīng)用程式不採(cǎi)用組合語(yǔ)言編寫，則這一級(jí)可以不要。

高階語(yǔ)言級(jí)

導(dǎo)向用戶，為方便用戶編寫應(yīng)用程式而設(shè)置的。這一級(jí)由各種高階語(yǔ)言編譯程序支持和執(zhí)行。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)17計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)18計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)電腦系統(tǒng)各層次之間的關(guān)係十分緊密，上層是下層的擴(kuò)展，下層是上層的基礎(chǔ)除第一級(jí)外，其他各級(jí)都得到它下面級(jí)的支持，同時(shí)也受到運(yùn)行在下面各級(jí)上的程式的支援。第一級(jí)到第三級(jí)編寫程式採(cǎi)用的語(yǔ)言，基本是二進(jìn)位數(shù)字字化語(yǔ)言，機(jī)器執(zhí)行和解釋容易。第四、五兩級(jí)編寫程式所採(cǎi)用的語(yǔ)言是符號(hào)語(yǔ)言，用英文字母和符號(hào)來(lái)表示程式，因而便於大多數(shù)不瞭解硬體的人們使用電腦。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)18計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)19計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)Ring0Ring1Ring2Ring3Ring4Ring5Ring6Ring0：硬體邏輯Ring1：程序控制Ring2：作業(yè)系統(tǒng)(OS)Ring3：匯編程序Ring4：高級(jí)語(yǔ)言匯編或解釋程序Ring5：應(yīng)用程序Ring6：應(yīng)用系統(tǒng)羅及模型2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)19計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)20計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)20計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)21計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)ComputerScience與資訊工程(InformationEngineering)西元1962年，史丹佛大學(xué)和普渡大學(xué)成立了全球最早的計(jì)算機(jī)科學(xué)系（computersciencedepartments）臺(tái)灣最早的計(jì)算機(jī)科學(xué)系：交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程系(1970)臺(tái)灣最早命名為資訊工程系的則是臺(tái)灣大學(xué)(1977)交大的計(jì)工系也於1988年更名為資訊工程系現(xiàn)在幾乎全球各主流大學(xué)，都設(shè)立了計(jì)算機(jī)科學(xué)的相關(guān)科系，足以顯示計(jì)算機(jī)一日千里的進(jìn)展2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)21計(jì)算機(jī)科學(xué)(2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)22摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（GordonMoore）提出來(lái)的。其內(nèi)容為：積體電路上可容納的電晶體數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍，而價(jià)格下降一半；或者說(shuō)，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。[1]這一定律揭示了資訊技術(shù)進(jìn)步的速度。計(jì)算機(jī)科學(xué)(ComputerScience)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)22摩爾定律是由2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)23第一章課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)硬體IntelXscaleSOC系列IntelXscale實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)23第一章課程2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)24嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性何謂嵌入式系統(tǒng)？何謂系統(tǒng)：根據(jù)一個(gè)固定之計(jì)畫、一個(gè)程式或一系列的規(guī)則，處理執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)工作之方法，系統(tǒng)也可以是根據(jù)計(jì)畫或程式來(lái)整合所有硬體的協(xié)同工作。例如：手錶、洗衣機(jī)、汽車電子、電腦(含OS)嵌入式系統(tǒng)是在一些大型系統(tǒng)內(nèi)，由硬體與軟體所構(gòu)成的一個(gè)元件，處理一些不需由人們來(lái)操作且特定之一些功能。大多是以電腦為基礎(chǔ)之系統(tǒng)(Computer-Based)的應(yīng)用程式或產(chǎn)品。內(nèi)含軟體(OS、AP)於ROM之中的單一微電腦機(jī)板，執(zhí)行特種功能。融合驗(yàn)?zāi)X軟/硬體技術(shù)、通訊技術(shù)與半導(dǎo)體微電子技術(shù)，是資訊技術(shù)IT(InformationTechnology)之最終產(chǎn)品。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)24嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)25嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性何謂嵌入式系統(tǒng)？從應(yīng)用之層面，根據(jù)IEEE的定義：嵌入式系統(tǒng)是「控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機(jī)器和設(shè)備執(zhí)行之裝置」，亦可說(shuō)是軟體與硬體之綜合體?！敢詰?yīng)用為中心、以電腦技術(shù)為基礎(chǔ)、軟體硬體可隨需要而更新、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求之專用電腦系統(tǒng)」。當(dāng)今稱嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)具有作業(yè)系統(tǒng)之嵌入式系統(tǒng)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)25嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)26嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性配合特定應(yīng)用之特殊設(shè)計(jì)用戶導(dǎo)向、產(chǎn)品導(dǎo)向、應(yīng)用導(dǎo)向，與應(yīng)用緊密結(jié)合。高效率、穩(wěn)定之系統(tǒng)先進(jìn)之電腦、半導(dǎo)體和電子等技術(shù)融合一體。產(chǎn)品壽命長(zhǎng)與實(shí)際系統(tǒng)需求緊密結(jié)合，與具體產(chǎn)品同步升級(jí)、更新。不易被竊取和高安全性嵌入式系統(tǒng)本身不具有自主開(kāi)發(fā)之能力，一般使用者無(wú)法對(duì)其中功能進(jìn)行修改，必須有一套開(kāi)發(fā)工具與環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如硬體模擬之ICE或軟體模擬之ADS(ARM?DeveloperSuite?)、RealViewDeveloperSuite等。容易操作微型化2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)26嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)27嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)早期應(yīng)用於軍事、航空航太為主，逐步轉(zhuǎn)移工業(yè)控制、汽車電子、通訊及家用消費(fèi)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)主要區(qū)分硬體與軟體二部分，其架構(gòu)可分為四個(gè)部份：處理器核心記憶體輸入與輸出嵌入式作業(yè)系統(tǒng)與應(yīng)用軟體(與一般性之PC有極大之區(qū)別)結(jié)合特定功能之應(yīng)用嵌入式作業(yè)系統(tǒng)存入FLASH或EEPROMBootloaderVs.BIOS2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)27嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)28第一章課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)硬體IntelXscaleSOC系列IntelXscale實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)28第一章課程2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)29嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)重要名詞解釋uprocessorSOCICEMIPSPIPELINE結(jié)構(gòu)作業(yè)系統(tǒng)指令主頻MMC2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)29嵌入式系統(tǒng)概2022/12/1930嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)圖嵌入式系統(tǒng)採(cǎi)用“量身訂作”的方式，把所需要之功能嵌入至各種應(yīng)用系統(tǒng)中，隨應(yīng)用形式之不同，區(qū)分：IP（IntellectualProperty）級(jí)--系統(tǒng)級(jí)晶片SOC（SystomonChip）的形式晶片級(jí)-目前嵌入式系統(tǒng)最常見(jiàn)的形式模組級(jí)-常出現(xiàn)在工業(yè)控制和儀器儀表中2022/12/1730嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入2022/12/1931嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)IP（IntellectualProperty）級(jí)--系統(tǒng)級(jí)晶片SOC在一個(gè)矽晶片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為複雜系統(tǒng)各種通用處理器核心將成為SoC設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，成為VLSI設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，可以用標(biāo)準(zhǔn)的VHDL等語(yǔ)言描述，並儲(chǔ)存在元件庫(kù)中。除個(gè)別無(wú)法集成的元件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊晶片中應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡(jiǎn)潔，對(duì)於減小體積和功率消耗、提高可靠性非常有利。SOC可以分為通用和專用兩類：專用SOC通常用於某類系統(tǒng)中，而不為一般用戶所知。通用型SOC如：ARM系列晶片元件。2022/12/1731嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)2022/12/1932嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)晶片級(jí)嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)又稱單晶片，就是將整個(gè)電腦系統(tǒng)匯集到一塊晶片中是以某一種微處理器內(nèi)核為核心，晶片內(nèi)部整合。ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調(diào)變輸出、類比轉(zhuǎn)數(shù)位(A/D)、數(shù)位轉(zhuǎn)類比(D/A)、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和週邊設(shè)備。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一個(gè)單晶片系列具有許多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核心都是一樣的，不同的是記憶體和週邊設(shè)備的配置與封裝。最大特點(diǎn)是單晶片化，體積大幅減小，因而使功率消耗和成本下降、可靠性提高。是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器晶片上週邊設(shè)備資源通常比較豐富，適合於控制用途，因此稱之為微控制器。市佔(zhàn)率約70％的嵌入式市場(chǎng)。2022/12/1732嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)33嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，使其適合於執(zhí)行DSP演算法，提高編譯效率和指令執(zhí)行速度。DSP應(yīng)用正從以普通指令實(shí)現(xiàn)DSP功能的通用單晶片中，過(guò)渡到採(cǎi)用嵌入式DSP處理器。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)33嵌入式系統(tǒng)概2022/12/1934嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)模組級(jí)-常出現(xiàn)在工業(yè)控制和儀器儀表中基礎(chǔ)就是通用電腦中的中央處理器(CPU)裝配在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用相關(guān)的母板功能在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種加強(qiáng)。具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)在電路板上必須包括ROM、RAM、匯流排界面、和各種週邊設(shè)備，因而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差嵌入式微處理器及其記憶體、匯流排、週邊設(shè)備等安裝在一塊電路板上，亦稱之為單板電腦。2022/12/1734嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)35嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM簡(jiǎn)介「AdvanceRISCMachine,ARM」是一個(gè)公司名，已可說(shuō)是微處理器之通稱，例如：SONYARM公司是專門RISC技術(shù)晶片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)公司，作為之是產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，不從事晶片生產(chǎn)，賣轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可。ARM微處理器之應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)控制無(wú)線通訊網(wǎng)路應(yīng)用消費(fèi)類電子影像與安全類產(chǎn)品2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)35嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)36嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM微處理器之特點(diǎn)體積小、低功耗、低成本、高性能支援16/32位元等級(jí)之微處理器大量使用微處理器，指令執(zhí)行速度快大多數(shù)指令操作是在暫存器中執(zhí)行。定址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高。指令長(zhǎng)度固定2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)36嵌入式系統(tǒng)概2022/12/1937嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM微處理器系列通用型：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10EIntel的StrongARM、Xscale等。專用型：SecurCoreARM提供一系列方案：CPU內(nèi)核

小型、快速、低能耗、ARM指令集Thumb指令集之整合式RISC內(nèi)核，採(cǎi)用多層管線(Pipeline)架構(gòu)，以增進(jìn)處理效能。體系擴(kuò)展

Thumb:以16位元系統(tǒng)的成本，提供32位元RISC性能，特別注意的是它所需的記憶體容量非常小。嵌入式ICE調(diào)校

由於整合了類似於ICE的CPU內(nèi)核調(diào)校技術(shù)，所以原型設(shè)計(jì)和系統(tǒng)晶片的調(diào)校得到了極大的簡(jiǎn)化。微處理器2022/12/1737嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)Thumb指令集是ARM指令集之一個(gè)子集，允許指令編碼為16為元之長(zhǎng)度，其優(yōu)勢(shì)是節(jié)省系統(tǒng)儲(chǔ)存之空間。Thumb指令集可支援ARM指令，Thumb的編碼程式亦可對(duì)應(yīng)至ARM編碼程式。期付程式亦可相互呼叫運(yùn)用。2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)38Thumb指令集是ARM指令集之一個(gè)子集，允許指令編碼為162022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)39嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM7微處理器具有嵌入式ICE-RT邏輯，除錯(cuò)開(kāi)發(fā)方便極低的功耗，適合對(duì)功耗要求嚴(yán)格的應(yīng)用，如攜帶型產(chǎn)品；能夠提供0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)；程式密度高並相容16位元的Thumb指令集；對(duì)作業(yè)系統(tǒng)的支援廣泛，包括WindowsCE、Linux、PalmOS等；指令系統(tǒng)與ARM9、ARM9E和ARM10E系列相容，便於使用者的產(chǎn)品升級(jí)換代；主頻最高可達(dá)130MIPS，高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的複雜應(yīng)用。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)39嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)40嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)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)路和數(shù)據(jù)機(jī)設(shè)備、行動(dòng)電話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型的核心：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位元嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核心。TDMI的基本含義為：T：支援16位元壓縮指令集Thumb；D：支援晶片上Debug；M：內(nèi)嵌硬體乘法器（Multiplier）；I：嵌入式ICE，支援晶片上中斷點(diǎn)和除錯(cuò)點(diǎn)。ARM7不具有MMU功能。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)40嵌入式系統(tǒng)概2022/12/1941嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM9微處理器：

ARM9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)：提供1.1MIPS/MHz5級(jí)流水線結(jié)構(gòu)；支援32位元ARM指令集和16位元Thumb指令集；支援32位元的高速AMBA匯流排介面；全性能MMU，支援WindowsCE、Linux、PalmOS等主流嵌入式作業(yè)系統(tǒng)；MPU支援即時(shí)操作系統(tǒng)；支援資料Cache和指令Cache，具有更高的指令和資料處理能力。ARM9系列微處理器主要應(yīng)用於無(wú)線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端印表機(jī)、數(shù)位照相機(jī)和數(shù)位攝像機(jī)等。它包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類型。2022/12/1741嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)42嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM9E微處理器ARM9E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器核心提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，極大地減少了晶片的面積和系統(tǒng)的複雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強(qiáng)的DSP處理能力，很適合於那些需要同時(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：支援DSP指令集，適合於需要高速數(shù)位信號(hào)處理的場(chǎng)合；

5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)42嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)43嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM9E支援32位元ARM指令集和16位元Thumb指令集；支援32位的高速AMBA匯流排介面；支援VFP9浮點(diǎn)處理輔助運(yùn)算器；全性能MMU，支援WindowsCE、Linux、PalmOS等主流嵌入式作業(yè)系統(tǒng)；MPU支援即時(shí)操作系統(tǒng)；支援資料Cache和指令Cache，具有更高的指令和資料處理能力；主頻最高可達(dá)300MIPS。ARM9E系列微處理器主要應(yīng)用於下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)位消費(fèi)品、影像設(shè)備、工業(yè)控制、儲(chǔ)存設(shè)備和網(wǎng)路設(shè)備等領(lǐng)域。它包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類型。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)43嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)44嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)ARM10E系列微處理器具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，由於採(cǎi)用了新的體系結(jié)構(gòu)，與同等的ARM9元件相比較，在同樣的時(shí)鐘頻率下，性能提高了近50％，同時(shí)，ARM10E系列微處理器採(cǎi)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：支援DSP指令集，適合於需要高速數(shù)位信號(hào)處理的場(chǎng)合；6級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；支援DSP指令集，適合於需要高速數(shù)位信號(hào)處理的場(chǎng)合；6級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高；2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)44嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)45嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)支援32位元ARM指令集和16位元Thumb指令集；支援32位元的高速AMBA匯流排介面；支援VFP10浮點(diǎn)處理輔助運(yùn)算器；全性能MMU，支援WindowsCE、Linux、PalmOS等主流嵌入式作業(yè)系統(tǒng)；支援資料Cache和指令Cache，具有更高的指令和資料處理能力；主頻最高可達(dá)400MIPS；內(nèi)嵌並行讀/寫操作元件。ARM10E系列微處理器主要應(yīng)用於下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)位消費(fèi)品、影像設(shè)備、工業(yè)控制、通信和資訊系統(tǒng)等領(lǐng)域。它包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三種類型。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)45嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)46嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)SecurCore微處理器系列SecurCore系列微處理器專為安全需要而設(shè)計(jì)，提供了完善的32位元RISC技術(shù)的安全解決方案，因此它除了具有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)安全解決方案的支援。SecurCore系列微處理器在系統(tǒng)安全方面具有如下的特點(diǎn)：帶有靈活的保護(hù)單元，以確保作業(yè)系統(tǒng)和應(yīng)用資料的安全；採(cǎi)用軟核心技術(shù)，防止外部對(duì)其進(jìn)行掃描探測(cè)；可集成使用者自己的安全特性和其他輔助運(yùn)算器。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)46嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)47嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用於一些對(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)、電子政府服務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)路和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。它包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四種類型。SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用於一些對(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)、電子政府服務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)路和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)47嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)48嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)StrongARM微處理器系列IntelStrongARMSA-1100以及IntelStrongARMSA-1110處理器是採(cǎi)用ARM體系結(jié)構(gòu)，高度集成的32位元RISC微處理器。融合了Intel公司的設(shè)計(jì)和處理技術(shù)以及ARM體系結(jié)構(gòu)的電源效率，採(cǎi)用在軟體上相容ARMv4體系結(jié)構(gòu)、同時(shí)採(cǎi)用具有Intel技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。IntelStrongARM處理器是攜帶型通訊產(chǎn)品和消費(fèi)型電子產(chǎn)品的理想選擇，已成功應(yīng)用於多家公司的掌上型PDA系列產(chǎn)品。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)48嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)49嵌入式系統(tǒng)概述由於ARM微處理器有多達(dá)十幾種的核心結(jié)構(gòu)，幾十個(gè)晶片生產(chǎn)廠家，以及千變?nèi)f化的內(nèi)部功能配置組合，因此以介紹ARM微處理器為主，但ARM系列核心之功能亦有不同，其較大差異說(shuō)明如后：作業(yè)系統(tǒng)：WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux作業(yè)系統(tǒng)，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（MemoryManagementUnit）功能的ARM晶片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。ARM7TDMI

則沒(méi)有MMU，不支援WindowsCE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux以及uC/OS-II

等不需要MMU支援的作業(yè)系統(tǒng)可執(zhí)行於ARM7TDMI硬體平臺(tái)之上。本課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用的PXA270為一款具有MMU的ARM微處理器，可在其上執(zhí)行Linux、WindowsCE和uC/OS-II等作業(yè)系統(tǒng)。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)49嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)50嵌入式系統(tǒng)概述系統(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)ARM7晶片系統(tǒng)主時(shí)鐘20MHz-133MHz。ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見(jiàn)ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為100MHz-233MHz；ARM10

最高可以達(dá)到700MHz。不同晶片對(duì)時(shí)鐘的處理不同，有的晶片只需要一個(gè)主時(shí)鐘頻率，有的晶片內(nèi)部時(shí)鐘控制器可以分別為ARM核心和USB、UART、DSP、音頻等功能元件提供不同頻率的時(shí)鐘。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)50嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)51嵌入式系統(tǒng)概述晶片內(nèi)記憶體的容量：大多數(shù)ARM微處理器片內(nèi)記憶體的容量都不大，需要使用者在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)記憶體，但也有部分晶片具有相對(duì)較大的晶片內(nèi)儲(chǔ)存空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的晶片內(nèi)程式儲(chǔ)存空間，使用者在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用這種類型，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。晶片內(nèi)週邊電路的選擇：除ARM微處理器核心以外，幾乎所有的ARM晶片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)充了相關(guān)功能模組，並集成在晶片之中，我們稱之為晶片內(nèi)週邊電路，如USB介面、IIS介面、LCD控制器、鍵盤介面、RTC、ADC

和DAC、DSP

輔助運(yùn)算器等。設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能採(cǎi)用晶片內(nèi)週邊電路完成所需的功能，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)51嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)52第一章課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)硬體IntelXscaleSOC系列IntelXscale實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)52第一章課程2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)53嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展應(yīng)用軟體的開(kāi)發(fā)需要強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具和作業(yè)系統(tǒng)的支援網(wǎng)路成為必然趨勢(shì)支援小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、低功率和低成本提供精巧的多媒體人機(jī)界面2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)53嵌入式系統(tǒng)概2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)54第一章課程大綱嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)特性嵌入式系統(tǒng)體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)之發(fā)展嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)硬體IntelXscaleSOC系列IntelXscale實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)54第一章課程2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)55嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式作業(yè)系統(tǒng)限於儲(chǔ)存空間等因素，相對(duì)地作業(yè)系統(tǒng)規(guī)模較為精簡(jiǎn)，精簡(jiǎn)之方式主要是透過(guò)減少內(nèi)核核心、減少動(dòng)態(tài)連結(jié)庫(kù)、減少應(yīng)用程式等，以達(dá)到減少各種程式碼佔(zhàn)用記憶體空間之目的。嵌入式系統(tǒng)需要增強(qiáng)即時(shí)性之特殊功能，這可透過(guò)修改流程調(diào)度演算法和使用雙核心系統(tǒng)達(dá)成。嵌入式系統(tǒng)具有主機(jī)模擬的環(huán)境(跨平臺(tái))來(lái)進(jìn)行發(fā)展之優(yōu)勢(shì)。模擬MSWindows的Cygwin或VMWare等嵌入式作業(yè)系統(tǒng)最常用之作業(yè)系統(tǒng)嵌入式LinuxuclinuxFedoraWinCE2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)55嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)56嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)WinCE作業(yè)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)56嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)57嵌入式系統(tǒng)軟體軟體系統(tǒng)可以進(jìn)一步劃分為系統(tǒng)軟體、支撐軟體和應(yīng)用軟體三個(gè)層次。系統(tǒng)軟體是電腦系統(tǒng)中基礎(chǔ)的軟體系統(tǒng)，它包括作業(yè)系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)和資料庫(kù)等。其中作業(yè)系統(tǒng)在軟體系統(tǒng)的最下層，緊接著底層硬體.支撐軟體包括網(wǎng)路通信程式、多媒體支援軟體、硬體介面程式、實(shí)用軟體工具以及軟體發(fā)展工具等等。網(wǎng)路通信程式完成電腦網(wǎng)路通信的功能。多媒體支援軟體協(xié)助電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形、圖像、語(yǔ)音和視頻等多媒體資訊的處理。硬體介面程式提供與各種電腦外部設(shè)備的連接支援。實(shí)用軟體工具則提供了多種系統(tǒng)維護(hù)和操作的手段，而軟體發(fā)展工具為程式設(shè)計(jì)人員編寫代碼提供了良好、便捷的環(huán)境。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)57嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)58嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)LinuxOS之種類：桌面與伺服器形式之OS：FedoraLinux嵌入式LinuxOS：RT-Linux、uCLinux、XLinux、紅旗嵌入式Linux2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)58嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/1959嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)Linux系統(tǒng)分成三個(gè)重要的部份：核心Shell工具程式(檔案結(jié)構(gòu)、實(shí)用工具)為何稱它為Shell呢?Shell的本意是"殼"的意思呢!沒(méi)錯(cuò)，在核心的外面，包覆著一層外殼，用來(lái)負(fù)責(zé)接收使用者輸入的指令，然後將指令解譯成核心能夠了解的方式，傳給核心去執(zhí)行，再將結(jié)果傳回至預(yù)設(shè)的輸出周邊。2022/12/1759嵌入式系統(tǒng)軟體Linux作業(yè)系統(tǒng)2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)60嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式Linux嵌入式Linux系統(tǒng)包含：內(nèi)核核心和應(yīng)用程式二部分。內(nèi)核核心為應(yīng)用程式提供一個(gè)虛擬之硬體平臺(tái)，以統(tǒng)一之方式對(duì)資源進(jìn)行分配。應(yīng)用程式負(fù)責(zé)系統(tǒng)之部分初始化、基本之人機(jī)介面、必要之指令等內(nèi)容。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)60嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)61嵌入式系統(tǒng)軟體核心在電腦科學(xué)中，核心是作業(yè)系統(tǒng)最基本的部分。它是為眾多應(yīng)用程式提供對(duì)電腦硬體的安全訪問(wèn)的一部分軟體，這種訪問(wèn)是有限的，並且內(nèi)核決定一個(gè)程式在什麼時(shí)候?qū)δ巢糠钟搀w操作多長(zhǎng)時(shí)間。直接對(duì)硬體操作是非常複雜的；所以核心通常提供一種硬體抽象的方法，來(lái)完成這些操作。硬體抽象隱藏了複雜的部分，為應(yīng)用軟體和硬體提供了一套簡(jiǎn)潔，統(tǒng)一的介面，使程式設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)61嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)軟體核心核心可分為四大類：?jiǎn)蝺?nèi)核：它為潛在的硬體，提供了大量完善的硬體抽象操作。如：Linux核心、UNIX、Windows9x。微內(nèi)核：只提供了很小一部分的硬體抽象，大部分功能由一種特殊的用戶態(tài)(usermode)程式：伺服器來(lái)完成。如：MINIX混合內(nèi)核：它很像微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，只不過(guò)它的的元件更多的在內(nèi)核態(tài)(supervisormode)中運(yùn)行，以獲得更快的執(zhí)行速度。如：WindowsXP、Vista、NT。外內(nèi)核：這種內(nèi)核不提供任何硬體抽象操作，但是允許為內(nèi)核增加額外的函式庫(kù)(library)，通過(guò)這些函式庫(kù)應(yīng)用程式可以直接地或者接近直接地對(duì)硬體進(jìn)行操作。Linux2022/12/17嵌入式系統(tǒng)軟體核心Linux2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)63嵌入式系統(tǒng)軟體四大類核心示意圖：?jiǎn)蝺?nèi)核微內(nèi)核混合內(nèi)核單內(nèi)核結(jié)構(gòu)的例子：傳統(tǒng)的UNIX內(nèi)核，例如伯克利大學(xué)發(fā)行的版本Linux內(nèi)核MS-DOS,Windows9x(Windows95,98,Me)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的例子：AIXBeOSL4微內(nèi)核系列Mach,用於GNUHurd和MacOSXMinix2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)63嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)64嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心核心是系統(tǒng)的心臟，是執(zhí)行程式和管理像磁片和印表機(jī)等硬體設(shè)備的核心程式。它從使用者那裏接受指令並把指令送給核心去執(zhí)行?！负诵?kernel)」指的是一個(gè)提供硬體抽象層、磁片及檔案系統(tǒng)控制、多工等功能的系統(tǒng)軟體。一個(gè)核心不是一套完整的作業(yè)系統(tǒng)。一套基於Linux核心的完整作業(yè)系統(tǒng)叫作Linux作業(yè)系統(tǒng)，或是GNU/Linux。Linux核心是由芬蘭之網(wǎng)路駭客LinusTorvalds以AndrewStuartTanenbaum教授(美國(guó))所開(kāi)發(fā)之MINIXOS為基礎(chǔ)發(fā)展而成。是由GNU組織所發(fā)布，是目前自由軟體中最卓越之軟體程式。Linux：：：2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)64嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/1965嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心

Linux核心的功能大致分成如下幾個(gè)部分：進(jìn)程(process)管理：進(jìn)程管理功能負(fù)責(zé)建立和撤銷進(jìn)程以及處理他們和外部世界的連接。不同進(jìn)程之間的通信是整個(gè)系統(tǒng)的基本功能，因此也由核心處理。除此之外，控制進(jìn)程如何共用CPU資源的調(diào)度程式也是進(jìn)程管理的一部分。概括的說(shuō)，核心的進(jìn)程管理活動(dòng)就是在單個(gè)或多個(gè)CPU上實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程的抽象。記憶體管理：記憶體是電腦的主要資源之一，用來(lái)管理記憶體的策略是決定系統(tǒng)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。核心在有限的可用資源上為每個(gè)進(jìn)程都建立了一個(gè)虛擬定址空間。核心的不同部分在和記憶體管理子系統(tǒng)交互時(shí)使用一套相同的系統(tǒng)呼叫，包括從簡(jiǎn)單的malloc/free到其他一些不常用的系統(tǒng)呼叫。Linux：：：2022/12/1765嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心Linu2022/12/1966嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心檔案系統(tǒng)：Linux在很大程度上依賴於檔案系統(tǒng)的概念，Linux中的每個(gè)物件幾乎都是可以被視為檔案的。核心在沒(méi)有結(jié)構(gòu)硬體上構(gòu)造結(jié)構(gòu)化的檔案系統(tǒng)。所構(gòu)造的檔案系統(tǒng)籌向在整個(gè)系統(tǒng)中廣泛使用。另外，Linux支援多種檔案系統(tǒng)類型，即在物理介質(zhì)上組織的結(jié)構(gòu)不同。設(shè)備控制：幾乎每個(gè)系統(tǒng)操作最終都會(huì)映射到物理設(shè)備上。除了處理器，記憶體以及其他很有限的的幾個(gè)實(shí)體外，所有的設(shè)備控制操作都由與被控制設(shè)備相關(guān)的程式完成。這段程式叫做設(shè)備驅(qū)動(dòng)程式，核心必須為系統(tǒng)中的每件外部設(shè)備嵌入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程式。Linux2022/12/1766嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心Linu2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)67嵌入式系統(tǒng)軟體Linux核心網(wǎng)路功能：網(wǎng)路功能也必須有作業(yè)系統(tǒng)來(lái)管理，因?yàn)榇蟛糠志W(wǎng)路操作都和具體的進(jìn)程無(wú)關(guān)。在每個(gè)進(jìn)程處理這些資料之前，資料報(bào)必須已經(jīng)被收集、標(biāo)識(shí)、和分發(fā)。系統(tǒng)負(fù)責(zé)在應(yīng)用程式和網(wǎng)路之間傳遞資料。另外，所有的路由和位址解析問(wèn)題都由核心處理。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)67嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)68嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式Linux內(nèi)核核心嵌入式Linux內(nèi)核核心可以分為六部分：程序管理，記憶體管理，檔案系統(tǒng)，程序間通信，網(wǎng)路，設(shè)備驅(qū)動(dòng)。這六個(gè)部分間之關(guān)係，如下圖：網(wǎng)路檔案系統(tǒng)程序間通訊驅(qū)動(dòng)程式記憶體管理程序調(diào)度虛擬硬體層實(shí)體硬體層表示相依關(guān)係2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)68嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)69嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式Linux內(nèi)核核心程序管理：控制CPU之資源分配，Linux值型基於優(yōu)先順序的搶占式多工。即時(shí)處理需求多，因此需要改變程序調(diào)度來(lái)執(zhí)行及時(shí)程序程序調(diào)度一般是透過(guò)時(shí)鐘中斷執(zhí)行，因此與硬體有關(guān)。程序調(diào)度程式碼一般是以組合語(yǔ)言撰寫記憶體管理系統(tǒng)：管理記憶體資源，支援虛擬記憶體。執(zhí)行程序間之記憶體保護(hù)、記憶體共用、分配等管理。與記憶體硬體有關(guān)：初始化記憶體、分頁(yè)處理機(jī)制。與記憶體硬體無(wú)關(guān)：記憶體分配與記憶體映射(memorymapping)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)69嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)70嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式Linux內(nèi)核核心檔案系統(tǒng)：虛擬檔案系統(tǒng)介面(VFS)，真實(shí)之檔案系統(tǒng)皆掛在VFS之下，在統(tǒng)一之介面下，進(jìn)行查詢。邏輯檔案系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動(dòng)程式在嵌入式Linux系統(tǒng)，檔案系統(tǒng)皆是建立在區(qū)塊裝置形式，如RAM、FLASH程序間通信：所有程序皆在自己之記憶體位址空間執(zhí)行，部會(huì)相互干擾。而程序間資訊之護(hù)船，則是經(jīng)由程序通信機(jī)制。Pipe、Signal、網(wǎng)路通信等2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)70嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)71嵌入式系統(tǒng)軟體嵌入式Linux內(nèi)核核心網(wǎng)路支援多種網(wǎng)路協(xié)定：IP、IPv6、Bluetooth等核心網(wǎng)路程式碼與硬體無(wú)關(guān)驅(qū)動(dòng)程式Linux除CPU和記憶體以外之資源皆用驅(qū)動(dòng)程式的形式管理，內(nèi)核核心原始程式碼大部分是各種驅(qū)動(dòng)程式Linux有三類設(shè)備：字元設(shè)備、區(qū)塊裝置及網(wǎng)路設(shè)備。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)71嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)72嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell由於核心的部份相當(dāng)?shù)碗A,操作者不易和它直接溝通,因此,必須要有一個(gè)友善的介面(interface),使得操作時(shí)能更為方便,這個(gè)介面便是Shell.換言之,Shell就是一個(gè)居於核心和操作者之間的一層使用者介面.

為何稱它為Shell呢?Shell的本意是"殼"的意思呢!沒(méi)錯(cuò)，在核心的外面，包覆著一層外殼，用來(lái)負(fù)責(zé)接收使用者輸入的指令，然後將指令解譯成核心能夠了解的方式，傳給核心去執(zhí)行，再將結(jié)果傳回至預(yù)設(shè)的輸出周邊。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)72嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)73嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)73嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)74嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell例如：資料夾檔案顯示，指令為ls-l，則shell給你以下回應(yīng):2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)74嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)75嵌入式系統(tǒng)軟體

擁

檔有案檔種案檔案大小最近修改的類檔案權(quán)限數(shù)擁有人組別(byte單位)日期及時(shí)間檔案名稱drwxr-xr-x14rootroot1024Jul2121:31.drwxr-xr-x17rootroot1024Apr1112:01..Drwxr-xr-x882821024Feb2519:23apache-rw-r--r--1rootroot1335460Feb2517:45apache_1_3_4.tar.gzdrwxr-xr-x6rootroot1024Aug311998ftpdrwxr-xr-x5rootroot1024Aug311998httpddrwx------2jamesjames1024Apr2306:47jamesdrwxr-xr-x2rootroot12288Aug311998lost+founddrwxr-xr-x2msqlnobody1024Dec281998msqldrwxr-xr-x28ols3ols32048Jul1921:38ols3drwxr-xr-x31022nobody1024Jan2523:40ols3cgidrwxrwxr-x3perlols31024Feb207:11perl-rw-------1rootroot2097152Jul2118:39quota.group-rw-------1rootroot1278656Jul2118:39quota.userdrwxrwxr-x2rootnobody1024May111998sambadrwxr-xr-x3apachenobody1024Feb2516:58temp2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)75嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)76嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell這不只是Linux有這一層Shell，其它作業(yè)系統(tǒng)也有，比如DOS的，Windows的GUI(GraphicalUserInterface)，Mac的GUI等。Shell按著表現(xiàn)的方式與讀取使用者輸入種類的不同,可分為二大類:Textbase:文字導(dǎo)向，如DOSGraphbase:圖型導(dǎo)向，如WINDOWS所謂"讀取使用者輸入種類不同"是指:讀取自鍵盤,或讀取自滑鼠,其它serialinput,螢?zāi)挥|控等.2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)76嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell以DOS的COMMAND.COM而言，它就是一個(gè)十足的命令直譯器，除了一點(diǎn)點(diǎn)batch檔的能力之外，它的功能並不多。Win平臺(tái)的GUI，則是一個(gè)圖型式的命令直譯器，介面十分友善。然這二種OS,不能讓你自由而簡(jiǎn)單地選擇Shell。Linux的shell，除了做為命令直譯器之外，它也是一個(gè)不錯(cuò)的程式語(yǔ)言，是系統(tǒng)管理維護(hù)時(shí)的重要工具。Unix家族，對(duì)Shell的處理，採(cǎi)獨(dú)立自由開(kāi)放的方式，因此，Shell的種類相當(dāng)?shù)囟啵Ｓ玫氖荁ourneAgainshell:bash(GNU)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)78嵌入式系統(tǒng)軟體LinuxshellLinux是多人多工的作業(yè)系統(tǒng)，這意謂Linux可以讓多人同時(shí)使用，更可以同時(shí)執(zhí)行許多程式。一般而言，你所執(zhí)行的指令會(huì)一直握著控制權(quán)，一直到程式結(jié)束為止，我們稱為這樣的執(zhí)行工作是在前景工作(foregroundjobs)，如果，執(zhí)行指令時(shí)，你仍然可以再做其它的事情，那我們就稱它是在背景工作。較耗時(shí)間的工作，我們會(huì)把它丟到背景去執(zhí)行，而這期間，我們?nèi)匀豢梢院蛃hell繼續(xù)溝通，下達(dá)其它命令給shell去執(zhí)行。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)78嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell以DOS的COMMAND.COM而言，它就是一個(gè)十足的命令直譯器，除了一點(diǎn)點(diǎn)batch檔的能力之外，它的功能並不多。Win平臺(tái)的GUI，則是一個(gè)圖型式的命令直譯器，介面十分友善。然這二種OS,不能讓你自由而簡(jiǎn)單地選擇Shell。Linux的shell，除了做為命令直譯器之外，它也是一個(gè)不錯(cuò)的程式語(yǔ)言，是系統(tǒng)管理維護(hù)時(shí)的重要工具。Unix家族，對(duì)Shell的處理，採(cǎi)獨(dú)立自由開(kāi)放的方式，因此，Shell的種類相當(dāng)?shù)囟?，常用的是BourneAgainshell:bash(GNU)2022/12/17嵌入式系統(tǒng)軟體Linuxshell2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)80嵌入式系統(tǒng)軟體Linux檔案結(jié)構(gòu)檔案系統(tǒng)(FileSystem)

是用來(lái)儲(chǔ)存和組織在電腦中的檔案，在檔案系統(tǒng)中所存放的一些資訊可以用來(lái)快速找到在硬碟或是光碟中的檔案資料並做維護(hù)的工作；此外檔案系統(tǒng)也會(huì)對(duì)建立RAM和硬體(硬碟或是其他儲(chǔ)存裝置)資料的對(duì)應(yīng)，兩者之間會(huì)有所謂的邏輯和實(shí)體的對(duì)應(yīng)關(guān)係，是由檔案系統(tǒng)來(lái)做維護(hù)。

檔案結(jié)構(gòu)是檔案存放在磁片等儲(chǔ)存設(shè)備上的組織方法。主要展現(xiàn)在對(duì)檔案和目錄的組織上，目錄提供了管理檔案的一個(gè)方便而有效的途徑。我們能夠從一個(gè)目錄切換到另一個(gè)目錄，而且可以設(shè)置目錄和檔案的許可權(quán)，設(shè)置檔案的共用程度。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)80嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)81嵌入式系統(tǒng)軟體Linux檔案結(jié)構(gòu)Linux目錄採(cǎi)用多級(jí)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，使用者可以瀏覽整個(gè)系統(tǒng)，可以進(jìn)入任何一個(gè)已授權(quán)進(jìn)入的目錄，瀏覽那裏的檔案。檔案結(jié)構(gòu)的相互關(guān)聯(lián)性使共用資料變得容易，幾個(gè)使用者可以瀏覽同一個(gè)檔案。Linux是一個(gè)多使用者系統(tǒng)，作業(yè)系統(tǒng)本身的駐留程式存放在以根目錄開(kāi)始的專用目錄中，有時(shí)被指定為系統(tǒng)目錄。flashmemory因?yàn)榫哂兴俣瓤臁Ⅲw積小、耐震等特性，所以常被用來(lái)做為embeddedsystem的儲(chǔ)存裝置。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)81嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)82嵌入式系統(tǒng)軟體Linux檔案結(jié)構(gòu)下圖是以樹(shù)形等級(jí)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出Linux檔案結(jié)構(gòu)，而根目錄下的目錄就是系統(tǒng)目錄。//etclocal/user/libsrcbin/bin/sbinbin2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)82嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)83嵌入式系統(tǒng)軟體核心、Shell

和檔案結(jié)構(gòu)一起形成了基本的作業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它們使得使用者可以執(zhí)行程式，管理檔案以及使用系統(tǒng)。Linux作業(yè)系統(tǒng)還有許多被稱為實(shí)用工具的程式，輔助使用者完成一些特定的任務(wù)。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)83嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)84嵌入式系統(tǒng)軟體Linux實(shí)用工具標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)都有一套叫做實(shí)用工具的程式，它們是專門的程式，例如編輯器、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算操作等。使用者也可以產(chǎn)生自己的工具。實(shí)用工具可分三類:編輯器：用於編輯檔案。篩檢(Filter)程式：用於接收資料並過(guò)濾資料。交互程式：允許使用者發(fā)送資訊或接收來(lái)自其他使用者的資訊。2022/12/17嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)84嵌入式系統(tǒng)軟2022/12/19嵌入式系統(tǒng)組織架構(gòu)與設(shè)計(jì)85嵌入式系統(tǒng)軟體Linux實(shí)用工具Linux的編輯器主要有：Ed、Ex、Vi和Emacs。Ed和Ex是行編輯器，Vi和Emacs是全螢?zāi)痪庉嬈?。Linux的篩檢程式（Filter）讀取從使用者檔案或其他地方的輸入，檢查和處理