微处理器系统结构-概述.ppt

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 （Electronic Numerical Integrator and Calculator） 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 u用二进制取代十进制 u程序存储思想 “世界上最小电脑”E-ball 京-Kcomputer 88128颗/ 705024核心 Rmax:10.51PFlops “天河一号A” 2010/10 Intel Xeon X5670 186368核心224TB/M Rmax: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- IBM PC 5150 1971 年，英特尔推出 了全球第一枚微处理 器 INTEL 4004 1981年 MS-DOS 1.0 1995年8月24日 Windows 95 第 一 代 1971年Intel 40044位2300108KHz 每秒6万次 1972年Intel 80088位3500基本指令周期为2050s 第 二 代 1974年Intel 80808位60002MHz MC68008位6800 1976年Z808位100002.5MHz 第 三 代 1978年Intel 808616位290005MHz基本指令周期0.5 s 1982年Intel 8028616位13.4万基本指令周期0.2 s 第 四 代 1985年 10月8038632位27.5万 16-33MHz3-4 MIPS 1989年4月 8048632位120万33-120MHz /41-54 MIPS 第 五 代 1993.3.22Pentium32位310万 75-133M Hz 0.6 m 1995.11.8Pentium pro32位550万200MHz/400 MIPS 1997年Pentium 32位700万 266MHz/400 MIPS 1999.2.26Pentium 32位2800万450MHz 1999.2.24AMD-K6-32位2130万450MHz 0.25 m 2000.11.24Pentium 432位4200万1.4GHz 0.18 m 更新 摩尔定律 CPU性能每18个月增加一倍 4200 2800 700 550 310 120 27.5 13.42.9 0.49 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1973197819821985198919931995199719992000 年 万晶体管 摩尔定律 晶体管数目每两年增加一倍 2012/04/22 Core i7-3220 3.5-3.9GHz GLA1155 22nm 8MB L3 带制冷机的微电脑 Intel 20122018 六年计划 2012 32nm WestmereSandy Bridge 2014 22nm Haswell 2015 14nm Rockwell 2016 14nm Skylake 2018 10nm Skymont 物联网：从物联网：从“智能微尘智能微尘”到到“智慧地球智慧地球” ” /smarterplanet/cn/zh/ overview/ideas/index.html?re=sph /product/pstory/ht m2003/20030317_11GVR_2.htm 物联网技术 网路应用:无限+无线 计算机+通信+消费品 嵌入式：后嵌入式：后PCPC时代的技术主力时代的技术主力 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 l实现复杂系统功能的软硬件统一的超大规模集成电路 l设计中大量复用第三方IP核 l超深亚微米/纳米级工艺技术支撑 1.3 嵌入式系统 u 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。 u 分类 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit, EMCU) 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系统(System On Chip，SoC) 与通用计算 机系统区别 嵌入式系统一般具备 l支持实时多任务操作 l很强的存储区保护功能 l可扩展的处理器结构 l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 l面向特定应用 l高效率、高性能、低功耗、低成本 l软件固化，高可靠性代码 l本身不具备开发能力 外围设备 I/O接口 存储器 u 嵌入式系统组成 嵌入式处理器 嵌入式操作系统VxWorks c/O