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

自動化工程學(xué)院賴小紅

地址:主樓C2-508

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)計劃教學(xué)總學(xué)時：80（課堂教學(xué)：64實驗：16）一：概述

4課時二：計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

10課時三：微處理器體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)6課時四：總線技術(shù)與總線標準

6課時五：

存儲器系統(tǒng)

8課時六：輸入輸出接口 6課時七：ARM微處理器編程模型4課時八：ARM匯編指令4課時九：ARM程序設(shè)計4課時十:基于ARM微處理器的硬件系統(tǒng)設(shè)計5課時十一:基于ARM微處理器的軟件系統(tǒng)設(shè)計5課時十二:基于ARM微處理器核的SOC設(shè)計2課時實驗計劃ARM集成開發(fā)環(huán)境建立ARM匯編實現(xiàn)LED控制實驗 ARM匯編實現(xiàn)串口通信實驗ARM-Linux開發(fā)環(huán)境建立ARM-Linux下模塊方式驅(qū)動程序?qū)嶒濧RM-Linux下鍵盤及數(shù)碼管驅(qū)動程序設(shè)計實驗ARM-Linux下LCD驅(qū)動程序設(shè)計實驗ARM-Linux下觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計實驗ARM-Linux下SD卡驅(qū)動程序及文件系統(tǒng)設(shè)計實驗ARM-Linux下AC97音頻驅(qū)動程序設(shè)計實驗ARM-Linux下以太網(wǎng)通信實驗教學(xué)實驗裝置5/30成績考核平時：10%期中：15%期末：60%實驗：15%注意：平時，期中及實驗必須有成績，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)試理論聯(lián)系實際非常緊密的課程,課程內(nèi)容多、更新極快。主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究。多探討交流，但要獨立完成作業(yè)。積極參與實驗，增強動手能力，培養(yǎng)分析解決實際問題的能力。--最重要的是要培養(yǎng)對該課程相關(guān)知識的興趣教材、參考書：微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（第二版） 李廣軍等，電子工業(yè)出版社，2010

微機系統(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計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

張晨曦等，高等教育出版社，2008

現(xiàn)代計算機組成原理

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計算機發(fā)展概述（了解）電子計算機發(fā)展概述普適計算與泛在通信1.2集成電路與SoC設(shè)計（理解）集成電路技術(shù)的發(fā)展基于IP的SoC設(shè)計1.3先進的處理器技術(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：從兩個方面來學(xué)習(xí)：結(jié)構(gòu)，構(gòu)成計算機的應(yīng)用2023/2/510/30計算機發(fā)展2023/2/511/301940 圖靈機

1946 馮·諾依曼計算機(電子管）1955 晶體管計算機1957 集成電路時代1978 VLSI1980 IBMPC機械式計算機的發(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)時代晶體管(transistor)時代第一個晶體管的誕生2023/2/513/53第一臺存儲程序計算機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(美國無線電工程師學(xué)會)的一次會議上宣布了“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計算機發(fā)展過程微電子技術(shù)計算機技術(shù)通信技術(shù)2023/2/517/53計算機的發(fā)展2023/2/518/53普適計算設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起，清除“計算機”作為獲取數(shù)字服務(wù)的中央媒介地位，計算機徹底退居“幕后”泛在通信泛在通信與網(wǎng)絡(luò)無線傳感器物聯(lián)網(wǎng)

CPU>90%<10%普適計算(無所不在的計算機)2023/2/519/53泛在通信(無所不在的網(wǎng)絡(luò))2023/2/520/53無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2023/2/521/53無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成傳感器嵌入式計算技術(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個月翻一番Bell定律如果保持計算能力不變，微處理器的價格每18個月減少一半；

每10年會有一類新的計算設(shè)備誕生：巨型機、小型機、工作站、PC到PDA的演變、新一代計算設(shè)備……Gilder定律未來25年（1996年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個月增加一倍；Metcalfe定律網(wǎng)絡(luò)價值同網(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2023/2/524/53什么是集成電路？集成電路兩個重要標志集成規(guī)模特征尺寸SoC:在一個微電子芯片上將信息的采集、傳輸、存儲和處理等功能集成在一起系統(tǒng)級芯片(SOC)技術(shù)系統(tǒng)知識

(硬件與軟件)電路設(shè)計知識

(DAC、ADC等)制造工藝知識

(90nm,65nm,45nm)晶圓工藝知識

(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處理器

數(shù)字基帶混合信號處理器支撐技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計設(shè)計及驗證技術(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)計技術(shù)2023/2/525/53嵌入式(計算機)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是一門交叉學(xué)科，涉及計算機、微電子、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號處理、傳感器等諸多領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、微機電系統(tǒng)MEMS、片上系統(tǒng)SoC、納米材料、無線通信技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的進步以及互聯(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(計算機)系統(tǒng)2023/2/527/53嵌入式系統(tǒng)的定義IEEE定義devicesusedtocontrol,monitor，orassisttheoperationequipment,machineryorplants國內(nèi)普遍認同的定義

以各種形態(tài)嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)芯片級（MCU、SoC）板級（單板、模塊）設(shè)備級（工控機）2023/2/528/53以應(yīng)用為中心軟、硬件可裁剪對體積、功耗、實時性、可靠性、功能、成本等有嚴格約束嵌入式系統(tǒng)的特點2023/2/529/53硬件軟件開發(fā)系統(tǒng)嵌入式處理器存儲器系統(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)展趨勢網(wǎng)絡(luò)化、支持分布式計算可編程、可在線更新集成度提高、SoC/NoC開發(fā)平臺的完備化友好的人機界面……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)的類型計算機中的數(shù)據(jù)類型位（Bit）、字節(jié)（Byte）、字（Word）、雙字（Doubleword）、四字（Quardword）

1bit=1個二進制位1Byte=8bit1Word=2Byte1Doublew