微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)-第一章-概述

自動(dòng)化工程學(xué)院賴小紅

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電話:61831430E-mail:laixh@2023/2/5課程表星期1第3,4節(jié)品學(xué)樓306

星期3(單)第5,6節(jié) 品學(xué)樓306

星期4第1,2節(jié)

品學(xué)樓306

教學(xué)計(jì)劃教學(xué)總學(xué)時(shí)：80（課堂教學(xué)：64實(shí)驗(yàn)：16）一：概述

4課時(shí)二：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

10課時(shí)三：微處理器體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)6課時(shí)四：總線技術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn)

6課時(shí)五：

存儲(chǔ)器系統(tǒng)

8課時(shí)六：輸入輸出接口 6課時(shí)七：ARM微處理器編程模型4課時(shí)八：ARM匯編指令4課時(shí)九：ARM程序設(shè)計(jì)4課時(shí)十:基于ARM微處理器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)5課時(shí)十一:基于ARM微處理器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)5課時(shí)十二:基于ARM微處理器核的SOC設(shè)計(jì)2課時(shí)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃ARM集成開(kāi)發(fā)環(huán)境建立ARM匯編實(shí)現(xiàn)LED控制實(shí)驗(yàn) ARM匯編實(shí)現(xiàn)串口通信實(shí)驗(yàn)ARM-Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境建立ARM-Linux下模塊方式驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶒?yàn)ARM-Linux下鍵盤及數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下LCD驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下SD卡驅(qū)動(dòng)程序及文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下AC97音頻驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下以太網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置5/30成績(jī)考核平時(shí)：10%期中：15%期末：60%實(shí)驗(yàn)：15%注意：平時(shí)，期中及實(shí)驗(yàn)必須有成績(jī)，缺一按不及格處理。若有特殊情況，必須有學(xué)校相關(guān)部門證明。注意及建議課程的重要性:3+6基礎(chǔ)課、應(yīng)用廣、研究生復(fù)試?yán)碚撀?lián)系實(shí)際非常緊密的課程,課程內(nèi)容多、更新極快。主動(dòng)參與、發(fā)現(xiàn)、探究。多探討交流，但要獨(dú)立完成作業(yè)。積極參與實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)動(dòng)手能力，培養(yǎng)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。--最重要的是要培養(yǎng)對(duì)該課程相關(guān)知識(shí)的興趣教材、參考書：微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版） 李廣軍等，電子工業(yè)出版社，2010

微機(jī)系統(tǒng)原理與接口技術(shù)

李廣軍等，電子科技大學(xué)出版社，2005

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5版）

郭新房等譯.StephenD.Burd著，清華大學(xué)出版社，2007計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

張晨曦等，高等教育出版社，2008

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理

潘松等，，科學(xué)出版社，2007ARM體系結(jié)構(gòu)與編程

杜春雷，清華大學(xué)出版社，2007第一章(4) 概述1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概述（了解）電子計(jì)算機(jī)發(fā)展概述普適計(jì)算與泛在通信1.2集成電路與SoC設(shè)計(jì)（理解）集成電路技術(shù)的發(fā)展基于IP的SoC設(shè)計(jì)1.3先進(jìn)的處理器技術(shù)（了解）片上多核處理器(CMP)流處理器(StreamProcessor) PIM(ProcessorInMemory)可重構(gòu)計(jì)算處理器1.4嵌入式系統(tǒng)（理解）嵌入式系統(tǒng)的概念

嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)中的處理器嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的意義WHY?已學(xué)習(xí)的課程？軟件類有：硬件類有：從兩個(gè)方面來(lái)學(xué)習(xí)：結(jié)構(gòu)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)的應(yīng)用2023/2/510/30計(jì)算機(jī)發(fā)展2023/2/511/301940 圖靈機(jī)

1946 馮·諾依曼計(jì)算機(jī)(電子管）1955 晶體管計(jì)算機(jī)1957 集成電路時(shí)代1978 VLSI1980 IBMPC機(jī)械式計(jì)算機(jī)的發(fā)展2023/2/512/53電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的誕生電子管(vacuumtube)時(shí)代晶體管(transistor)時(shí)代第一個(gè)晶體管的誕生2023/2/513/53第一臺(tái)存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)EDSAC2023/2/514/53從分立到集成第一塊IC誕生第一塊IC誕生之后，基爾比在IRE(美國(guó)無(wú)線電工程師學(xué)會(huì))的一次會(huì)議上宣布了“固體電路”(Solidcircuit)的出現(xiàn)，這就是以后的“集成電路”的代名詞。2023/2/515/53集成度迅猛發(fā)展2023/2/516/53計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)2023/2/517/53計(jì)算機(jī)的發(fā)展2023/2/518/53普適計(jì)算設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起，清除“計(jì)算機(jī)”作為獲取數(shù)字服務(wù)的中央媒介地位，計(jì)算機(jī)徹底退居“幕后”泛在通信泛在通信與網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器物聯(lián)網(wǎng)

CPU>90%<10%普適計(jì)算(無(wú)所不在的計(jì)算機(jī))2023/2/519/53泛在通信(無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò))2023/2/520/53無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2023/2/521/53無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成傳感器嵌入式計(jì)算技術(shù)網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2023/2/522/53感知傳遞處理IT行業(yè)的四大定律Moore定律微處理器內(nèi)晶體管集成度每18個(gè)月翻一番Bell定律如果保持計(jì)算能力不變，微處理器的價(jià)格每18個(gè)月減少一半；

每10年會(huì)有一類新的計(jì)算設(shè)備誕生：巨型機(jī)、小型機(jī)、工作站、PC到PDA的演變、新一代計(jì)算設(shè)備……Gilder定律未來(lái)25年（1996年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加一倍；Metcalfe定律網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比；2023/2/523/53集成電路與SoC設(shè)計(jì)2023/2/524/53什么是集成電路？集成電路兩個(gè)重要標(biāo)志集成規(guī)模特征尺寸SoC:在一個(gè)微電子芯片上將信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)和處理等功能集成在一起系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)技術(shù)系統(tǒng)知識(shí)

(硬件與軟件)電路設(shè)計(jì)知識(shí)

(DAC、ADC等)制造工藝知識(shí)

(90nm,65nm,45nm)晶圓工藝知識(shí)

(300mm晶圓)A/DA/D數(shù)字射頻處理器數(shù)字濾波與控制混合信號(hào)處理器

數(shù)字基帶混合信號(hào)處理器支撐技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證技術(shù)IP核生成和復(fù)用技術(shù)超深亞微米工藝及納米IC設(shè)計(jì)技術(shù)2023/2/525/53嵌入式(計(jì)算機(jī))系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、微電子、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號(hào)處理、傳感器等諸多領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS、片上系統(tǒng)SoC、納米材料、無(wú)線通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)向集成化、微型化，智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。2023/2/526/53嵌入式(計(jì)算機(jī))系統(tǒng)2023/2/527/53嵌入式系統(tǒng)的定義IEEE定義devicesusedtocontrol,monitor，orassisttheoperationequipment,machineryorplants國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的定義

以各種形態(tài)嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片級(jí)（MCU、SoC）板級(jí)（單板、模塊）設(shè)備級(jí)（工控機(jī)）2023/2/528/53以應(yīng)用為中心軟、硬件可裁剪對(duì)體積、功耗、實(shí)時(shí)性、可靠性、功能、成本等有嚴(yán)格約束嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)2023/2/529/53硬件軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)嵌入式處理器存儲(chǔ)器系統(tǒng)外部接口EMPUEMCUEDSPESoCEPSoC程序ROM數(shù)據(jù)RAM參數(shù)EEPROMNVRAM并行接口串行接口音視頻接口

網(wǎng)絡(luò)接口嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件VxWorksμc/OSWindowsCE嵌入式Linux編譯器鏈接器調(diào)試器集成軟件環(huán)境硬件工具仿真器編程器在線調(diào)試工具外圍設(shè)備鍵盤LCD存儲(chǔ)設(shè)備音頻設(shè)備專用設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的組成2023/2/530/532023/2/531/53嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)化、支持分布式計(jì)算可編程、可在線更新集成度提高、SoC/NoC開(kāi)發(fā)平臺(tái)的完備化友好的人機(jī)界面……32/3232/302023/2/532/53復(fù)習(xí)1.信息的表示：各種編碼2.數(shù)據(jù)的類型計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)類型位（Bit）、字節(jié)（Byte）、字（Word）、雙字（Doubleword）、四字（Quardword）

1bit=1個(gè)二進(jìn)制位1Byte=8bit1Word=2Byte1Doublew