嵌入式系統(tǒng)概述

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計2023/7/261第一章嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)2023/7/262現(xiàn)實中的嵌入式系統(tǒng)2023/7/263嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消費電子軍事國防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制2023/7/264嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域汽車領(lǐng)域2023/7/265嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域軍事領(lǐng)域2023/7/266嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域航天領(lǐng)域2023/7/267嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用2023/7/268嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域智能玩具與機器人2023/7/269嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域手持通訊設(shè)備2023/7/2610IEEE定義的嵌入式系統(tǒng)根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”（Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipmentmachineryorplants)。

2023/7/2611嵌入式系統(tǒng)的定義(都不全面)1。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。2。嵌入式系統(tǒng)是完成復(fù)雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)。2023/7/2612嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由以下幾部分組成:嵌入式微處理器(含EmbeddedMPU、EmbeddedMCU、EmbeddedDSP、SOC等)外圍硬件設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)特定的應(yīng)用程序2023/7/26131.2嵌入式處理器簡介2023/7/2614常見的嵌入式微處理器ARM/StrongARM/XSCALEMIPS

PowerPCX86

68K/Coldfire2023/7/2615常用嵌入式處理器-ARMARM（AdvancedRISCMachines）公司是全球領(lǐng)先的16/32位RISC微處理器知識產(chǎn)權(quán)設(shè)計供應(yīng)商。ARM公司通過轉(zhuǎn)讓高性能、低成本的、低功耗的RISC微處理器、外圍和系統(tǒng)芯片設(shè)計技術(shù)給合作伙伴，使他們能用這些技術(shù)來生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM已經(jīng)成為移動通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費嵌入式解決方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。ARM處理器有三個主要的特點：小體積、低功耗、低成本而高性能；16/32位指令集；全球眾多的合作伙伴。ARM處理器目前有五個系列的產(chǎn)品：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10,ARM11和SecurCore。2023/7/2616常用嵌入式處理器-MIPSMIPS是MicroprocessorWithoutInterlockedPipelineStages縮寫，是一種處理器內(nèi)核的標(biāo)準(zhǔn)，它是由MIPS技術(shù)公司開發(fā)的。MIPS技術(shù)公司是一家設(shè)計制造高性能、高檔次及嵌入式32位和64位處理器的廠商，在RISC處理器方面占有重要地位。 MIPS公司設(shè)計RISC處理器始于80年代初；1986年推出R2000處理器；1988年推出R3000處理器；1991年推出第一款64位商用微處理器R4000之后，又陸續(xù)推出R8000（1994）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型號。之后，MIPS戰(zhàn)略發(fā)生變化，把重點放在嵌入式系統(tǒng)。1999年，MIPS公司發(fā)布了MIPS32和MIPS64標(biāo)準(zhǔn)，為未來的MIPS處理器的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。新的架構(gòu)集成了原來所有的MIPS指令，并且增加了許多更強大的功能。2000年，MIPS公司發(fā)布了針對MIPS324Kc的新版本以及未來64位MIPS6420Kc處理器內(nèi)核。MIPS的定位很廣，在高端有64位的20Kc家族，在低端市場有SmartMIPS。2023/7/2617常用嵌入式處理器-PowerPCPowerPC架構(gòu)的特點是可伸縮型號，方便靈活。PowerPC處理器品種很多，既有通用的處理器，又有嵌入式控制器和內(nèi)核，應(yīng)用范圍非常廣泛，從高端的工作站、服務(wù)器到桌面計算機系統(tǒng)，從消費類電子產(chǎn)品到大型通信設(shè)備等各個方面。目前，PowerPC獨立微處理器與嵌入式微處理器的主頻從25MHz～700MHz不等，它們的能量消耗、大小、整合程度、價格差異懸殊，主要產(chǎn)品模塊有主頻350MHz～700MHzPowerPC750CX和750Cxe以及主頻400MHz的PowerPC440GP等。PowerPC的處理器都用在電信、金融等領(lǐng)域。2023/7/2618常用嵌入式處理器-X86X86系列處理器是我們最熟悉的了，它起源于Intel架構(gòu)的8086，在發(fā)展出286、386、486，直到現(xiàn)在的Pentium4、Athlon和AMD的64位處理器Hammer。從嵌入式來看，486DX是當(dāng)時和ARM、68K、MIPS和SuperH齊名的五大嵌入式處理器之一，8080是第一款主流的處理器。今天的Pentium和當(dāng)初的8080使用相同的指令集，這雖然保持了兼容性，至少十年前寫的程序在現(xiàn)在的機器上還能運行，但弊端是限制了CPU性能的提高。2023/7/2619X86架構(gòu)的新型處理器Atom(凌動)處理器面向移動互聯(lián)網(wǎng)終端的英特爾凌動處理器包括Z500、Z510、Z510P、Z510PT、Z515、Z520、Z520PT、Z530、Z530P、Z540、Z550、N270。凌動處理器是3瓦以下功耗處理器中速度最快的產(chǎn)品凌動處理器支持高達(dá)720p和1080i的高清視頻格式凌動處理器支持支持流暢3D圖形英特爾凌動處理器擁有超低功耗。2023/7/2620新型AMDGEODE?處理器為移動嵌入式設(shè)備提供PC功能AMDGeode?LX800@0.9W處理器使公司向“x86架構(gòu)無所不在”的集成計算目標(biāo)又邁進(jìn)了一步

2005年5月27日，北京訊–AMD公司(NYSE:AMD)宣布推出AMDGeode?LX800@0.9W

處理器*，使消費者能在基于x86的下一代嵌入式移動設(shè)備上體驗與臺式電腦完全相同的計算功能。AMDGeodeLX800@0.9W處理器功率不到1W**，支持Microsoft

WindowsXP和XP嵌入式操作系統(tǒng)，使用戶能在低功率、無風(fēng)扇的便攜產(chǎn)品上實現(xiàn)熟悉的商務(wù)和消費應(yīng)用。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的x86架構(gòu)、低功耗和出色性能使AMDGeodeLX處理器適用于廣泛的消費電子和計算市場，包括多媒體設(shè)備、單板機、接入設(shè)備和其他通用嵌入式應(yīng)用。HDTV、IP機頂盒、瘦客戶機、銷售點服務(wù)亭和采用Windows的平板電腦等產(chǎn)品將受益于AMDGeodeLX處理器的優(yōu)秀功能。此外，現(xiàn)在市場上還推出了新的基于x86的移動多媒體設(shè)備，結(jié)合了完整的臺式電腦計算功能與小巧外觀、電池供電的便攜性。2023/7/2621英特爾推出五款嵌入式SandyBridge架構(gòu)CPU據(jù)國外媒體報道，在官方發(fā)布SandyBridge架構(gòu)兩個月后，英特爾仍舊保持其處理器產(chǎn)品的更新，最近該公司又推出五款新型的嵌入式CPU，其中兩款采用了節(jié)能設(shè)計。第一款處理器是Corei32310E，雙核設(shè)計，3M三級緩存，時鐘頻率為2.1GHz，35瓦的散熱設(shè)計功耗。該處理器支持英特爾的超線程技術(shù)，但該處理器也是新發(fā)布的五款處理器中，唯一沒有采用智能加速技術(shù)的嵌入式處理器。除此之外，該處理器還采用了ECC內(nèi)存支持技術(shù)。第二款處理器是Corei52510E，時鐘頻率為2.5GHz（使用智能加速技術(shù)可以超頻到3.1GHz），同樣為雙核，35瓦的散熱設(shè)計功耗。該處理器也是唯一一款使用G2套接技術(shù)和ECC內(nèi)存支持技術(shù)的i5處理器。第三款為Corei52515E，與2510E相比，該處理器使用了BGA1023封裝技術(shù)。最后兩款處理器是Corei72610UE和i72655E。這兩款處理器的時鐘頻率分別為1.5GHz和2.2GHz，散熱設(shè)計功耗分別為17瓦和25瓦。均使用16G的ECC內(nèi)存，并有額外的PCI快速通道，支持智能加速，超線程，AVX和AES以及可信執(zhí)行和虛擬化技術(shù)。（2011-02-28日網(wǎng)絡(luò)消息）目前這五款產(chǎn)品的價格信息還未知，知曉范圍很可能只限于OEM廠商。2023/7/2622常用嵌入式處理器-

68K/ColdfireMotorola68000（68K）是出現(xiàn)得比較早的一款嵌入式處理器，68K采用的是CISC結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)在的PC指令保持了二進(jìn)制兼容。CISC是個人電腦常用的，Intel、AMD、VIA都采用CISC指令集，只有Apple電腦中的PowerPC采用了RISC架構(gòu)。最初使用的CISC指令集是有道理的，因為CISC指令數(shù)量少，執(zhí)行效率很高，而且當(dāng)時的CPU時鐘頻率不同，沒有涉及到現(xiàn)在的超標(biāo)量和超流水線的問題。RISC是精簡指令集，每條指令長度都一樣，有利于簡化譯碼結(jié)構(gòu)，減少處理器的晶體管數(shù)量，這對于嵌入式處理器來說是很重要的。68K最初曾用在Apple2上，比Intel的8088還要早。SUN也把這款處理器用于其最早的工作站。現(xiàn)在68K芯片已經(jīng)完全用于嵌入式系統(tǒng)了，1992年68K的銷售量達(dá)到了兩千萬片，現(xiàn)在Motorola每年還能銷售75萬片。1994年，Motorola推出了基于RISC結(jié)構(gòu)的68K/ColdFire系統(tǒng)微處理器。目前基于該架構(gòu)的嵌入式微處理器主要有MCF5272，它基于第二代ColdFireV2核心。與所有ColdFire產(chǎn)品一樣，MCF5272系統(tǒng)提供了優(yōu)秀的編碼密度，同時達(dá)到出色的系統(tǒng)性能水平。2023/7/26231.3嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式軟件主要是嵌入式操作系統(tǒng)。早期的嵌入式系統(tǒng)很多都不用操作系統(tǒng)，它們只是為了實現(xiàn)某些特定功能，使用一個簡單的循環(huán)控制對外界的控制請求進(jìn)行處理，不具備現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本特征（如進(jìn)程管理、存儲管理、設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)通信等）。不可否認(rèn)，這對一些簡單的系統(tǒng)而言是足夠的。但是，我們的系統(tǒng)越來越復(fù)雜，利用的范圍越來越廣泛的時候，缺少操作系統(tǒng)就成為了一個最大缺點，因為每設(shè)計個一項新的功能都可能需要從頭開始設(shè)計，實際上增加了開發(fā)成本和系統(tǒng)的復(fù)雜度。C語言的實現(xiàn)使我們的操作系統(tǒng)開發(fā)變得越來越簡單，可以利用C語言很快地寫出一個小型的、穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。2023/7/2624嵌入式操作系統(tǒng)的基本功能嵌入式操作系統(tǒng)的基本功能在嵌入式操作系統(tǒng)中一般使用微內(nèi)核（micro-kernel）體系結(jié)構(gòu)，其內(nèi)核主要實現(xiàn)如下功能：多任務(wù)調(diào)度，系統(tǒng)設(shè)計人員只需設(shè)計任務(wù)，然后通過操作系統(tǒng)調(diào)度實現(xiàn)多任務(wù)的同時處理。內(nèi)存管理，微內(nèi)核內(nèi)存管理主要是提供內(nèi)存頁面的申請和釋放工作。在沒有操作系統(tǒng)的情況下，內(nèi)存的申請和釋放是由嵌入式應(yīng)用程序本身完成；在有操作系統(tǒng)的情況下，嵌入式應(yīng)用程序可以根據(jù)自己的需要申請內(nèi)存空間，由操作系統(tǒng)統(tǒng)一分配。硬件資源管理，操作系統(tǒng)的使用有個重要的方便性是操作系統(tǒng)可以提供一個硬件抽象層（HardwareAbstractLayer），通過驅(qū)動程序的方式方便嵌入式應(yīng)用程序和硬件設(shè)備間的交互。通過硬件抽象層，可以避免幾個任務(wù)同時訪問一個硬件，保證對硬件訪問的一致性2023/7/2625主要的嵌入式操作系統(tǒng)VxworksMicrosoftWindowsCEpSOSQNX

PalmOSμC/OS-IILinux

FreeRTOSSymbianAndroid2023/7/2626主要的嵌入式操作系統(tǒng)-VxworksVxworks WindRiver公司的VxWorks是目前嵌入式領(lǐng)域中使用最廣泛，市場占有率最高的系統(tǒng)。它支持多種處理器，如x86，i960，SunSparc，MotorolaMC68xxx，MIPSRX000，PowerPC等。使用的是和UNIX不兼容的環(huán)境，大多數(shù)的VxWorksAPI是專用的。采用GNU的編譯和調(diào)試器。

2023/7/2627主要的嵌入式操作系統(tǒng)-WindowsCEMicrosoftWindowsCE

是微軟出品的一個高效率的多平臺操作系統(tǒng)。它不是削減的Windows95版本，而是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。它的模塊化設(shè)計允許它對于從掌上電腦到專用的工業(yè)控制器的用戶設(shè)備進(jìn)行定制。操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200k的ROM。從SEGA的DreamCast游戲機到現(xiàn)在許多高端的掌上電腦，都采用了WindowsCE。

2023/7/2628主要的嵌入式操作系統(tǒng)-pSOSpSOS

現(xiàn)在屬于WinRiver公司的產(chǎn)品，因為原先擁有的pSOS的ISI公司已經(jīng)被WindRiver公司兼并。這個一個模塊化的，高性能的實時操作系統(tǒng)，專為嵌入式微處理器設(shè)計，提供了一個完全多任務(wù)環(huán)境，在定制的或是商業(yè)化的硬件上提供高性能和高可靠性。可以讓開發(fā)者將操作系統(tǒng)的功能和內(nèi)存需求按每個應(yīng)用的需求定制成專用系統(tǒng)。開發(fā)者可以利用它來構(gòu)建從簡單的單個獨立設(shè)備到復(fù)雜的、網(wǎng)絡(luò)化的多處理器系統(tǒng)。2023/7/2629主要的嵌入式操作系統(tǒng)-QNXQNX QNX是一個實時可擴充的操作系統(tǒng)，它遵循POSIX.1（程序接口）和POSIX.2（Shell和工具），部分遵循POXIX.1b（實時擴展）。它提供了一個很小的微內(nèi)核以及一些可選的配合進(jìn)程。其內(nèi)核提供4種服務(wù)：進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理，其進(jìn)程在獨立的地址空間運行。所有其它OS服務(wù)，都由協(xié)作的用戶進(jìn)程實現(xiàn)，因此QNX內(nèi)核非常小巧（QNX4.x大約為12K）而且運行速度極快。這個靈活的結(jié)構(gòu)可以使用戶可以根據(jù)實際需要將系統(tǒng)配置成微小的嵌入式操作系統(tǒng)或是包括幾百個處理器的超級虛擬機操作系統(tǒng)。2023/7/2630主要的嵌入式操作系統(tǒng)-PalmOSPalmOS 3Com公司的PalmOS在PDA市場上占有很大份額，它有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)商可以根據(jù)需要自行開發(fā)所有需要的應(yīng)用程序。目前已經(jīng)有總共3500多個應(yīng)用程序可以運行在PalmPilot上，其中大部分應(yīng)用程序均為其他廠商和個人所開發(fā)，使得PalmPilot的功能得以不斷增多。這些軟件包括計算器、各種游戲、電子寵物、地理信息等。在開發(fā)環(huán)境方面，可以在Windos95/98，WindowsNT以及Macintosh下安裝PalmPilotDesktop。PalmPilot可以與流行的PC平臺上的應(yīng)用程序如Word、Excel等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2023/7/2631主要的嵌入式操作系統(tǒng)-μC/OS-IIμC/OS-II

μC/OS-II是美國人JeanJ.Labrosse開發(fā)的實時嵌入式操作系統(tǒng)。這個嵌入式操作系統(tǒng)的源碼最初在雜志上發(fā)表，1993年作者將雜志上的文章整理擴展，寫成《μC/OS，TheReal-TimeKernel》一書，這本書的熱銷以及源代碼的公開推動了μC/OS-II本身的發(fā)展。μC/OS-II目前已經(jīng)被移植到Intel、Motorola等公司的81種不同的處理器上。之所以有如此多的系統(tǒng)采用μC/OS-II作為操作系統(tǒng)，這與μC/OS-II本身的特性是分不開的。μC/OS-II其實只是一個實時操作系統(tǒng)的內(nèi)核，全部核心代碼只有8.3K字節(jié)。它只包括了進(jìn)程調(diào)度、時鐘管理、內(nèi)存管理和進(jìn)程間的通信與同步等基本功能，而沒有包括I/O管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等額外模塊；μC/OS-II進(jìn)程調(diào)度是按搶占式多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的，即它總是執(zhí)行處于就緒隊列中優(yōu)先級最高的任務(wù)；而且，μC/OS-II的移植性很強，涉及到系統(tǒng)移植的源代碼只有3個文件，代碼長度不過兩三百行，移植起來并不困難。

2023/7/2632主要的嵌入式操作系統(tǒng)-LinuxLinux Linux是一套以UNIX為基礎(chǔ)發(fā)展而成的操作系統(tǒng)。自1991年誕生至今，Linux在很多方面已經(jīng)趕上甚至超過了很多商用的UNIX系統(tǒng)。它實現(xiàn)了真正的多任務(wù)，多用戶環(huán)境。Linux對硬件配置的要求非常低，能夠在4MB內(nèi)存的386機器上很好地運行。而且可以支持很多種處理器芯片。此外，更為重要的是，Linux是開源的，有眾多高手愿意在Linux上開發(fā)程序，隨時對Linux的開放內(nèi)核進(jìn)行升級和修補。在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用方面，Linux小的可以放在一張軟盤上運行。為實時系統(tǒng)而開發(fā)的變種RTLinux（Real-TimeLinux），可以讓Linux支持硬件實時任務(wù)。Linux的開放式原則使得Linux下的驅(qū)動和升級變得越來越多，越來越快。2023/7/2633FreeRTOS由于RTOS需占用一定的系統(tǒng)資源(尤其是RAM資源)，只有μC/OS-II、embOS、salvo、FreeRTOS等少數(shù)實時操作系統(tǒng)能在小RAM單片機上運行。相對于uC/OS-II、embOS等商業(yè)操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS操作系統(tǒng)是完全免費的操作系統(tǒng)，具有源碼公開、可移植、可裁減、調(diào)度策略靈活的特點，可以方便地移植到各種單片機上運行，其最新版本為6.0版。作為一個輕量級的操作系統(tǒng)，F(xiàn)reeRTOS提供的功能包括：任務(wù)管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。FreeRTOS內(nèi)核支持優(yōu)先級調(diào)度算法，每個任務(wù)可根據(jù)重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級，CPU總是讓處于就緒態(tài)的、優(yōu)先級最高的任務(wù)先運行。FreeRT0S內(nèi)核同時支持輪換調(diào)度算法，系統(tǒng)允許不同的任務(wù)使用相同的優(yōu)先級，在沒有更高優(yōu)先級任務(wù)就緒的情況下，同一優(yōu)先級的任務(wù)共享CPU的使用時間。FreeRTOS的內(nèi)核可根據(jù)用戶需要設(shè)置為可剝奪型內(nèi)核或不可剝奪型內(nèi)核。當(dāng)FreeRTOS被設(shè)置為可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務(wù)能剝奪低優(yōu)先級任務(wù)的CPU使用權(quán)，這樣可保證系統(tǒng)滿足實時性的要求；當(dāng)FreeRTOS被設(shè)置為不可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務(wù)只有等當(dāng)前運行任務(wù)主動釋放CPU的使用權(quán)后才能獲得運行，這樣可提高CPU的運行效率。2023/7/2634Android手機操作系統(tǒng)Android一詞的本義指“機器人”，同時也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)的名稱，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。目前，最新版本為Android2.3Gingerbread和Android3.0Honeycomb。2023/7/2635SymbianSymbian操作系統(tǒng)的前身是英國寶意昂公司（Psion）的EPOC操作系統(tǒng)，而EPOC是ElectronicPieceofCheese取第一個字母而來的，其原意為"使用電子產(chǎn)品時可以像吃乳酪一樣簡單"，這就是它在設(shè)計時所堅持的理念。為了對抗微軟及Palm，取得未來智能移動終端領(lǐng)域的市場先機，1998年6月，諾基亞、摩托羅拉（Motorola）、愛立信（ERICSSON）、三菱（MITSUBISHI）和寶意昂（Psion）在英國倫敦共同投資成立Symbian公司。2008年已被諾基亞全額收購?，F(xiàn)在的競爭對手是HTC的MTK平臺和Google的Android2023/7/2636使用操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點： 操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 提高開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。 可以充分發(fā)揮CPU的多任務(wù)能力。缺點（fromucos-ii） 增加約2%~5%的CPU額外負(fù)荷。額外的ROM/RAM開銷等。2023/7/2637本門課程主要內(nèi)容一種微處理器----ARM一種嵌入式實時操作系統(tǒng)----μC/OS-II2023/7/2638ARM初步

本節(jié)簡介ARM微處理器的一些基本概念、應(yīng)用領(lǐng)域及特點，引導(dǎo)讀者進(jìn)入ARM技術(shù)的殿堂。本節(jié)主要內(nèi)容：－ ARM及相關(guān)技術(shù)簡介－ ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域及特點－ ARM微處理器系列－ ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)－ ARM微處理器的應(yīng)用選型

2023/7/2639ARM－AdvancedRISCMachinesARM（AdvancedRISCMachines），既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。

2023/7/2640ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域及特點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)深入到各個領(lǐng)域：參見第二頁。采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點：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；4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；6、指令長度固定；2023/7/2641ARM微處理器系列

ARM微處理器目前包括下面幾個系列，以及其它廠商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點以外，每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應(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個通用處理器系列，每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計。

2023/7/2642ARM微處理器結(jié)構(gòu)--RISC體系結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的CISC（ComplexInstructionSetComputer，復(fù)雜指令集計算機）結(jié)構(gòu)有其固有的缺點，即隨著計算機技術(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，計算機的體系結(jié)構(gòu)會越來越復(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％的指令會被反復(fù)使用，占整個程序代碼的80％。而余下的80％的指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計中只占20％，顯然，這種結(jié)構(gòu)是不太合理的?；谝陨系牟缓侠硇裕?979年美國加州大學(xué)伯克利分校提出了RISC（ReducedInstructionSetComputer，精簡指令集計算機）的概念，RISC并非只是簡單地去減少指令，而是把著眼點放在了如何使計算機的結(jié)構(gòu)更加簡單合理地提高運算速度上。RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來達(dá)到上述目的。到目前為止，RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒有嚴(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：－

采用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本尋址方式有2～3種。－

使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行。－

大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執(zhí)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，但決不能認(rèn)為RISC架構(gòu)就可以取代CISC架構(gòu)，事實上，RISC和CISC各有優(yōu)勢，而且界限并不那么明顯?，F(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍，內(nèi)部加入了RISC的特性，如超長指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢，成為未來的CPU發(fā)展方向之一。

2023/7/2643ARM微處理器的應(yīng)用選型

ARM微處理器內(nèi)核的選擇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)以減少軟件開發(fā)時間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（MemoryManagementUnit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。而ARM7TDMI則沒有MMU，不支持WindowsCE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運行于ARM7TDMI硬件平臺之上。事實上，uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶MMU的微處理器平臺上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)。2023/7/2644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，常見的ARM7芯片系統(tǒng)主時鐘為20MHz-133MHz，ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見的ARM9的系統(tǒng)主時鐘頻率為100MHz-233MHz，ARM10最高可以達(dá)到700MHz。不同芯片對時鐘的處理不同，有的芯片只需要一個主時鐘頻率，有的芯片內(nèi)部時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鐘。2023/7/2645芯片內(nèi)存儲器的容量大多數(shù)的ARM微處理器片內(nèi)存儲器的容量都不太大，需要用戶在設(shè)計系統(tǒng)時外擴存儲器，但也有部分芯片具有相對較大的片內(nèi)存儲空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲空間，用戶在設(shè)計時可考慮選用這種類型，以簡化系統(tǒng)的設(shè)計。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)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，我們稱之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計者應(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，這樣既可簡化系統(tǒng)的設(shè)計，同時提高系統(tǒng)的可靠性。

2023/7/2646小結(jié)簡要介紹了嵌入式系統(tǒng)的兩個重要組成部分簡要介紹了ARM微處理器的相關(guān)知識

使大家對嵌入式系統(tǒng)和ARM處理器有個初步的認(rèn)識，幫助以后的學(xué)習(xí)希望大家努力學(xué)好本門課程，嵌入式有前途阿！2023/7/2647安全閥基本知識如果壓力容器(設(shè)備/管線等)壓力超過設(shè)計壓力…1.盡可能避免超壓現(xiàn)象堵塞(BLOCKED)火災(zāi)(FIRE)熱泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的發(fā)生?2.使用安全泄壓設(shè)施爆破片安全閥如何避免事故的發(fā)生?01安全閥的作用就是過壓保護!一切有過壓可能的設(shè)施都需要安全閥的保護!這里的壓力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!設(shè)定壓力(setpressure)安全閥起跳壓力背壓(backpressure)安全閥出口壓力超壓(overpressure)表示安全閥開啟后至全開期間入口積聚的壓力.幾個壓力概念彈簧式先導(dǎo)式重力板式先導(dǎo)+重力板典型應(yīng)用電站鍋爐典型應(yīng)用長輸管線典型應(yīng)用罐區(qū)安全閥的主要類型02不同類型安全閥的優(yōu)缺點結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高適用范圍廣價格經(jīng)濟對介質(zhì)不過分挑剔彈簧式安全閥的優(yōu)點預(yù)漏--由于閥座密封力隨介質(zhì)壓力的升高而降低,所以會有預(yù)漏現(xiàn)象--在未達(dá)到安全閥設(shè)定點前,就有少量介質(zhì)泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE彈簧式安全閥的缺點過大的入口壓力降會造成閥門的頻跳,縮短閥門使用壽命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle彈簧式安全閥的缺點彈簧式安全閥的缺點=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通產(chǎn)品平衡背壓能力差.在普通產(chǎn)品基礎(chǔ)上加裝波紋管,使其平衡背壓的能力有所增強.能夠使閥芯內(nèi)件與高溫/腐蝕性介質(zhì)相隔離.平衡波紋管彈簧式安全閥的優(yōu)點優(yōu)異的閥座密封性能,閥座密封力隨介質(zhì)操作壓力的升高而升高,可使系統(tǒng)在較高運行壓力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點平衡背壓能力優(yōu)秀有突開型/調(diào)節(jié)型兩種動作特性可遠(yuǎn)傳取壓先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點對介質(zhì)比較挑剃,不適用于較臟/較粘稠的介質(zhì),此類介質(zhì)會堵塞引壓管及導(dǎo)閥內(nèi)腔.成本較高.先導(dǎo)式安全閥的缺點重力板式產(chǎn)品的優(yōu)點目前低壓儲罐呼吸閥/緊急泄放閥的主力產(chǎn)品.結(jié)構(gòu)簡單.價格經(jīng)濟.重力板式產(chǎn)品的缺點不可現(xiàn)場調(diào)節(jié)設(shè)定值.閥座密封性差,并有較嚴(yán)重的預(yù)漏.受背壓影響大.需要很高的超壓以達(dá)到全開.不適用于深冷/粘稠工況.幾個常用規(guī)范ASMEsectionI-動力鍋爐(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低壓安全閥設(shè)計(LowpressurePRV)API520-火災(zāi)工況計算與選型(FireSizing)API526-閥門尺寸(ValveDimension)API527-閥座密封(SeatTightness)介質(zhì)狀態(tài)(氣/液/氣液雙相).氣態(tài)介質(zhì)的分子量&Cp/Cv值.液態(tài)介質(zhì)的比重/黏度.安全閥泄放量要求.設(shè)定壓力.背壓.泄放溫度安全閥不以連接尺寸作為選型報價依據(jù)!如何提供高質(zhì)量的詢價?彈簧安全閥的結(jié)構(gòu)彈簧安全閥起跳曲線彈簧安全閥結(jié)構(gòu)彈簧安全閥結(jié)構(gòu)導(dǎo)壓管活塞密封活塞導(dǎo)向不平衡移動副(活塞)導(dǎo)管導(dǎo)閥彈性閥座P1P1P2先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)先導(dǎo)式安全閥的工作原理頻跳安全閥的頻跳是一種閥門高頻反復(fù)開啟關(guān)閉的現(xiàn)象。安全閥頻跳時，一般來說密封面只打開其全啟高度的幾分只一或十幾分之一，然后迅速回座并再次起跳。頻跳時，閥瓣和噴嘴的密封面不斷高頻撞擊會造成密封面的嚴(yán)重?fù)p傷。如果頻跳現(xiàn)象進(jìn)一步加劇還有可能造成閥體內(nèi)部其他部分甚至系統(tǒng)的損傷。安全閥工作不正常的因素頻跳后果1、導(dǎo)向平面由于反復(fù)高頻磨擦造成表面劃傷或局部材料疲勞實效。2、密封面由于高頻碰撞造成損傷。3、由于高頻振顫造成彈簧實效。4、由頻跳所帶來的閥門及管道振顫可能會破壞焊接材料和系統(tǒng)上其他設(shè)備。5、由于安全閥在頻跳時無法達(dá)到需要的排放量，系統(tǒng)壓力有可能繼續(xù)升壓并超過最大允許工作壓力。安全閥工作不正常的因素A、系統(tǒng)壓力在通過閥門與系統(tǒng)之間的連接管時壓力下降超過3%。當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時，閥門入口處的壓力是相對穩(wěn)定的。閥門入口壓力與系統(tǒng)壓力相同。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時，閥門迅速打開并開始泄壓。但是由于閥門與系統(tǒng)之間的連接管設(shè)計不當(dāng)，造成連接管內(nèi)局部壓力下降過快超過3%，是閥門入口處壓力迅速下降到回座壓力而導(dǎo)致閥門關(guān)閉。因此安全閥開啟后沒有達(dá)到完全排放，系統(tǒng)壓力仍然很高，所以閥門會再次起跳并重復(fù)上述過程，既發(fā)生頻跳。導(dǎo)致頻跳的原因?qū)е陆庸軌航蹈哂?%的原因1、閥門與系統(tǒng)間的連接管內(nèi)徑小于閥門入口管內(nèi)徑。2、存在嚴(yán)重的渦流現(xiàn)象。3、連接管過長而且沒有作相應(yīng)的補償（使用內(nèi)徑較大的管道）。4、連接管過于復(fù)雜（拐彎過多甚至在該管上開口用作它途。在一般情況下安全閥入口處不允許安裝其他閥門。）導(dǎo)致頻跳的原因B、閥門的調(diào)節(jié)環(huán)位置設(shè)置不當(dāng)。安全閥擁有噴嘴環(huán)和導(dǎo)向環(huán)。這兩個環(huán)的位置直接影響安全閥的起跳和回座過程。如果噴嘴環(huán)的位置過低或?qū)颦h(huán)的位置過高，則閥門起跳后介質(zhì)的作用力無法在閥瓣座和調(diào)節(jié)環(huán)所構(gòu)成的空間內(nèi)產(chǎn)生足夠的托舉力使閥門保持排放狀態(tài)，從而導(dǎo)致閥門迅速回座。但是系統(tǒng)壓力仍然保持較高水平，因此回座后閥門會很快再次起跳。導(dǎo)致頻跳的原因C、安全閥的額定排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需排量。

由于所選的安全閥的喉徑面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需，安全閥排放時過大的排量導(dǎo)致壓力容器內(nèi)局部壓力下降過快，而系統(tǒng)本身的超壓狀態(tài)沒有得到緩解，使安全閥不得不再次起跳頻跳的原因閥門拒跳：當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到安全閥的起跳壓力時，閥門不起跳的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門整定壓力過高。2、閥門內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥辦座和導(dǎo)套間卡死或摩擦力過大。3、彈簧之間夾入雜物使彈簧無法被正常壓縮。4、閥門安裝不當(dāng)，使閥門垂直度超過極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在起跳過程中受阻。5、排氣管道沒有被可靠支撐或由于管道受熱膨脹移位從而對閥體產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致閥體內(nèi)機構(gòu)發(fā)生偏心而卡死。安全閥拒跳的原因閥門不回座或回座比過大：安全閥正常起跳后長時間無法回座，閥門保持排放狀態(tài)的現(xiàn)象。安全閥工作不正常的因素1、閥門上下調(diào)整環(huán)的位置設(shè)置不當(dāng)。2、排氣管道設(shè)計不當(dāng)造成排氣不暢，由于排氣管道過小、拐彎過多或被堵塞，使排放的蒸汽無法迅速排出而在排氣管和閥體內(nèi)積累，這時背壓會作用在閥門內(nèi)部機構(gòu)上并產(chǎn)生抑制閥門關(guān)閉的趨勢。3、閥門內(nèi)落入大量雜質(zhì)從而使閥瓣座和導(dǎo)套之間卡死后摩擦力過大。安全閥不回座或回座比過大的因素：4、彈簧之間夾入雜物從而使彈簧被正常壓縮后無法恢復(fù)。5、由于對閥門排放時的排放反力計算不足，從而在排放時閥體受力扭曲損壞內(nèi)部零件導(dǎo)致卡死。6、閥桿螺母（位于閥桿頂端）的定位銷脫落。在閥門排放時由于振動使該螺母下滑使閥桿組件回落受阻。安全閥不回座或回座比過大的因素：7、由于彈簧壓緊螺栓的鎖緊螺母松脫，在閥門排放時由于振動時彈簧壓緊螺栓松動上滑導(dǎo)致閥門的設(shè)定起跳值不斷減小。

8、閥門安裝不當(dāng)，使閥門垂直度超過極限范圍（正負(fù)兩度）從而使閥桿組件在回落過程中受阻。

9、閥門的密封面中有雜質(zhì)，造成閥門無法正常關(guān)閉。

10、鎖緊螺母沒有鎖緊，由于管道震動下環(huán)向上運動，上平面高于密封面，閥門回座時無法密封安全閥不回座或回座比過大的因素：謝謝觀看癌基因與抑癌基因oncogene&tumorsuppressorgene24135基因突變概述.癌基因和抗癌基因的概念.癌基因的分類.癌基因產(chǎn)物的作用.癌基因激活的機理主要內(nèi)容疾病：

——是人體某一層面或各層面形態(tài)和功能（包括其物質(zhì)基礎(chǔ)——代謝）的異常，歸根結(jié)底是某些特定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能的變異，而這些蛋白質(zhì)又是細(xì)胞核中相應(yīng)基因借助細(xì)胞受體和細(xì)胞中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子接收信號后作出應(yīng)答（表達(dá)）的產(chǎn)物。TranscriptionTranslationReplicationDNARNAProtein中心法規(guī)Whatisgene?基因：

—是遺傳信息的載體

—是一段特定的DNA序列（片段）

—是編碼RNA或蛋白質(zhì)的一段DNA片段

—是由編碼序列和調(diào)控序列組成的一段DNA片段基因主宰生物體的命運：微效基因的變異——生物體對生存環(huán)境的敏感度變化關(guān)鍵關(guān)鍵基因的變異——生物體疾病——死亡所以才有：“人類所有疾病均可視為基因病”之說注：如果外傷如燒傷、骨折等也算疾病的話，外傷應(yīng)該無法歸入基因病的行列。Genopathy問：兩個不相干的人，如果他們患得同一疾病，致病基因是否相同？再問：同卵雙生的孿生兄弟，他們患病的機會是否一樣，命運是否相同？┯┯┯┯

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┷┷┷┷增添缺失替換DNA分子(復(fù)制)中發(fā)生堿基對的______、______

和

，而引起的

的改變。替換增添缺失基因結(jié)構(gòu)基因變異的概念：英語句子中的一個字母的改變，可能導(dǎo)致句子的意思發(fā)生怎樣的變化？可能導(dǎo)致句子的意思不變、變化不大或完全改變THECATSATONTHEMATTHECATSITONTHEMATTHEHATSATONTHEMATTHECATONTHEMAT同理：替換、增添、缺失堿基對，可能會使性狀不變、變化不大或完全改變?；虻慕Y(jié)構(gòu)改變,一定會引起性狀的改變??原句：1.基因多態(tài)性與致病突變基因變異與疾病的關(guān)系2.單基因病、多基因病3.疾病易感基因

基因多態(tài)性polymorphism是指DNA序列在群體中的變異性（差異性）在人群中的發(fā)生概率>1%（SNP&CNP)<1%的變異概率叫做突變基因多態(tài)性特定的基因多態(tài)性與疾病相關(guān)時，可用致病突變加以描述SNP:散在單個堿基的不同，單個堿基的缺失、插入和置換。

CNP:DNA片段拷貝數(shù)變異，包括缺失、插入和重復(fù)等。同義突變、錯義突變、無義突變、移碼突變

致病突變生殖細(xì)胞基因突變將突變的遺傳信息傳給下一代(代代相傳),即遺傳性疾病。體細(xì)胞基因突變局部形成突變細(xì)胞群（腫瘤）。受精卵分裂基因突變的原因物理因素化學(xué)因素生物因素基因突變的原因（誘發(fā)因素）紫外線、輻射等堿基類似物5BU/疊氮胸苷等病毒和某些細(xì)菌等自發(fā)突變DNA復(fù)制過程中堿基配對出現(xiàn)誤差。UV使相鄰的胸腺嘧啶產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體,DNA復(fù)制時二聚體對應(yīng)鏈空缺，堿基隨機添補發(fā)生突變。胸腺嘧啶二聚體胸腺嘧啶胸腺嘧啶紫外線誘變物理誘變(physicalinduction)

5溴尿嘧啶(5BU)與T類似，多為酮式構(gòu)型。間期細(xì)胞用酮式5BU處理，5BU能插入DNA取代T與A配對；插入DNA后異構(gòu)成烯醇式5BU與G配對。兩次DNA復(fù)制后,使A/T轉(zhuǎn)換成G/C，發(fā)生堿基轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生基因突變。化學(xué)誘變(chemicalinduction)堿基類似物(baseanalogues)誘變AT5-BUA5-BUAAT5-BU5-BU(烯醇式)

(酮式)GGC1.生物變異的根本來源，為生物進(jìn)化提供了最初的原始材料,能使生物的性狀出現(xiàn)差別，以適應(yīng)不同的外界環(huán)境，是生物進(jìn)化的重要因素之一。2.致病突變是導(dǎo)致人類遺傳病的病變基礎(chǔ)。基因突變的意義概述：腫瘤細(xì)胞惡性增殖特性（一）腫瘤細(xì)胞失去了生長調(diào)節(jié)的反饋抑制正常細(xì)胞受損,一旦恢復(fù)原狀，細(xì)胞就會停止增殖，但是腫瘤細(xì)胞不受這一反饋機制抑制。（二）腫瘤細(xì)胞失去了細(xì)胞分裂的接觸抑制。正常細(xì)胞體外培養(yǎng)，相鄰細(xì)胞相接觸，長在一起，細(xì)胞就會停止增殖，而腫瘤細(xì)胞生長滿培養(yǎng)皿后，細(xì)胞可以重疊起生長。（三）腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出比正常細(xì)胞更低的營養(yǎng)要求。（四）腫瘤細(xì)胞生長有一種自分泌作用，自己分泌生長需要的生長因子和調(diào)控信號,促進(jìn)自身的惡性增殖。Whatisoncogene?癌基因——是基因組內(nèi)正常存在的基因，其編碼產(chǎn)物通常作為正調(diào)控信號，促進(jìn)細(xì)胞的增殖和生長。癌基因的突變或表達(dá)異常是細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化（癌變）的重要原因?！彩悄芫幋a生長因子、生長因子受體、細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子以及與生長有關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子等的基因。如何發(fā)現(xiàn)癌基因的呢?11910年，洛克菲勒研究院一個年輕的研究員Rous發(fā)現(xiàn)，雞肉瘤細(xì)胞裂解物在通過除菌濾器以后，注射到正常雞體內(nèi)，可以引起肉瘤，首次提出雞肉瘤可能是由病毒引起的。0.2m孔徑細(xì)菌過不去但病毒可以通過從病毒癌基因到細(xì)胞原癌基因的研究歷程：Roussarcomavirus,RSVthefirstcancer-causingretrovirus1958年，Stewart和Eddy分離出一種病毒，注射到小鼠體內(nèi)可以引起肝臟、腎臟、乳腺、胸腺、腎上腺等多種組織器官的腫瘤，因而把這種病毒稱為多瘤病毒。50年代末、60年代初，癌病毒研究成了一個極具想像力的研究領(lǐng)域，主流科學(xué)家開始進(jìn)入癌病毒研究領(lǐng)域polyomavirus這期間，Temin發(fā)現(xiàn)RSV有不同亞型，且引起細(xì)胞惡變程度不同，推測RNA病毒將其遺傳信息傳遞給了正常細(xì)胞的DNA。這與Crick提出的中心法則是相違背的讓事實屈從于理論還是堅持基于實驗的結(jié)果？VSTemin發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，1975年獲諾貝爾獎TeminCrickTemin的實驗設(shè)計：實驗設(shè)計簡單而巧妙：將合成DNA所需的“原料”，即A、T、C、G四種脫氧核苷酸，與破壞了外殼的RSV一起在體外40℃的條件下溫育一段時間結(jié)果在試管里獲得了一種新合成的大分子，它不能被RNA酶破壞，但卻可以被DNA酶所分解，證明這種新合成的大分子是DNA用RNA酶預(yù)先破壞RSV的RNA，再重復(fù)上述的試驗，則不能獲得這種大分子，說明這個DNA大分子是以RSV的RNA為模板合成的1969年，一個日本學(xué)者里子水谷來到Temin的實驗室，這是一個非常擅長實驗的年輕科學(xué)家。按Temin的設(shè)想，他們開始尋找RSV中存在“逆轉(zhuǎn)錄酶”的證據(jù)DNA

RNA

ProteinTranscriptionTranslationReplicationReplicationRe-Transcription修正中心法規(guī)據(jù)說，1975年Temin因發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶而獲諾貝爾獎時，Bishop懊惱不已，因為早在1969年他就認(rèn)為Temin的RNADNA的“前病毒理論”有可能是正確的，并且也進(jìn)行了一些實驗，但不久由于資深同事的規(guī)勸而放棄了這方面的努力。但Bishop馬上意識到：逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)為逆轉(zhuǎn)錄病毒致癌的研究提供了一條新途徑。一個RSV，三個諾貝爾獎！?。?989年，UCSF的Bishop和Varmus根據(jù)逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制機制發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞癌基因，并獲諾貝爾獎。Cellularoncogene啟示：Perutz說:“科學(xué)創(chuàng)造如同藝術(shù)創(chuàng)造一樣，都不可能通過精心組織而產(chǎn)生”Bishop說:“許多人引以為豪的是一天工作16小時，工作安排要以分秒計……可是工作狂是思考的大敵，而思考則是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵”Perutzsharedthe1962NobelPrizeforChemistrywithJohnKendrew,fortheirstudiesofthestructuresofhemoglobinandglobularproteins科學(xué)的本質(zhì)和藝術(shù)一樣，都需要直覺和想像力請給自己一些思考的時間吧！癌基因的分類目前對癌基因尚無統(tǒng)一分類的方法，一般有下面3種分類方法：一、按結(jié)構(gòu)特點分（6）類（一）src癌基因家族（二）ras癌基因家族（三）sis癌基因家族（四）myc癌基因家族（五）myb癌基因家族（六）其它：如fos，erb－A等。三、按細(xì)胞增殖調(diào)控蛋白特性分成（4）類（一）生長因子（二）受體類（三）細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)換器（四）細(xì)胞核因子二、按產(chǎn)物功能分（8）類（一）生長因子類（二）酪氨酸蛋白激酶（三）膜相關(guān)G蛋白（四）受體，無蛋白激酶活性（五）胞質(zhì)絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（六）胞質(zhì)調(diào)控因子（七）核反式調(diào)控因子（八）其它:db1、bcl－2癌基因產(chǎn)物參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

胞外信號作用于膜表面受體→胞內(nèi)信使物質(zhì)的生成便意味著胞外信號跨膜傳遞的完成。胞內(nèi)信使至少有：cAMP（環(huán)磷酸腺苷）IP3（三磷酸肌醇）PG（前列腺素）cGMP（環(huán)磷酸鳥苷）DG（二?；视停〤a2＋（鈣離子）CAM（鈣調(diào)素）主要機制是通過蛋白激酶活化引起底物蛋白一連串磷酸化的生物信號反應(yīng)過程,跨膜機制涉及到：（一）質(zhì)膜上cAMP信使系統(tǒng)（二）質(zhì)膜上肌醇脂質(zhì)系統(tǒng)這兩個系統(tǒng)都是由受體鳥苷酸調(diào)節(jié)蛋白（GTP-regulatoryprotein，G蛋白）和效應(yīng)酶（腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶等）組成，有相似的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程：即受體活化后引起GTP與不同G蛋白結(jié)合活化和抑制效應(yīng)酶從而影響胞內(nèi)信使產(chǎn)生而發(fā)生不同的調(diào)控效應(yīng)。（三）受體操縱的離子通道系統(tǒng)（四）受體酪氨酸蛋白激酶的轉(zhuǎn)導(dǎo)

（一）獲得性基因病

(acquiredgeneticdisease)例如：病毒感染激活原癌基因癌基因活化的機制

（二）染色體易位和重排使無活性的原癌基因轉(zhuǎn)位至強啟動子或增強子附近而被活化。與基因脆性位點相關(guān)。（三）基因擴增（四）點突變?nèi)?、癌基因的產(chǎn)物與功能（一）癌基因產(chǎn)物作用的一般特點1.目前發(fā)現(xiàn)c-onc均為結(jié)構(gòu)基因.2.癌基因產(chǎn)物可分布在膜質(zhì)核也可分泌至胞外.（二）癌基因產(chǎn)物分類1.細(xì)胞外生長因子：TGF-b2.跨膜生長因子受體:MAPK3.細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子:Gprotein/Ras4.核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子

（三）癌基因產(chǎn)物的協(xié)同作用實驗證明，用ras或myc分別轉(zhuǎn)染細(xì)胞，可使細(xì)胞長期增殖，但不能轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞，在裸鼠體內(nèi)也不能形成腫瘤。但用ras+myc同時轉(zhuǎn)染細(xì)胞，則使細(xì)胞轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞。說明：致癌至少需要2種或以上的onc協(xié)同作用，2種onc在2條通路上發(fā)揮作用，由于細(xì)胞增殖調(diào)控是多因子，多階段影響的結(jié)果。而影響增殖分化的onc達(dá)幾十種之多，所以大多數(shù)人認(rèn)為：癌發(fā)生是多階段多步驟的。Whatistumorsuppressorgene?腫瘤抑制基因（抗癌基因、抑癌基因）——是調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生長和增殖的基因。當(dāng)這些基因不能表達(dá)，或其產(chǎn)物失去活性時，細(xì)胞就會異常生長和增殖，最終導(dǎo)致細(xì)胞癌變。反之，若導(dǎo)入或激活它則可抑制細(xì)胞的惡性表型。——癌基因與抑癌基因相互制約，維持細(xì)胞增殖正負(fù)調(diào)節(jié)信號的相對穩(wěn)定。影響1歲的兒童“二次打擊”學(xué)說兩個等位基因同時突變視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（Retinoblastoma）RB基因變異(13號染色體)

(1)脫磷酸化Rb蛋白（活性）與轉(zhuǎn)錄因子E2F結(jié)合，抑制基因的轉(zhuǎn)錄活性(2)磷酸化Rb蛋白（失活）與E2F解離，釋放E2F(3)E2F啟動基因轉(zhuǎn)錄(4)細(xì)胞進(jìn)入增生階段(G1S)因此，Rb蛋白在控制細(xì)胞生長方面發(fā)揮重要作用一旦Rb基因突變可使細(xì)胞進(jìn)入過度增生狀態(tài)RB基因的功能等位基因(allele)例如：花顏色基因位于一對同源染色體的同一位置上、控制相對性狀的兩個的基因叫等位基因(allele)一對相同的等位基因稱純合等位基因

一對不同的等位基因稱雜合等位基因

顯性基因隱性基因完全顯性不完全顯性共顯性問：女性的兩條X染色體基因應(yīng)如何表達(dá)？拓展知識：X染色體基因中，有65%完全處于“休眠”狀態(tài)，20%僅在部分女性身上“休眠”，15%則完全逃離“休眠”狀態(tài)一旦其中一條X染色體被損壞，還可以由另一條X染色體來糾正男性卻只有一條X染色體，一旦它遭到破壞，男性就會患上血友病、色盲以及肌肉萎縮癥等各種遺傳病以前人們一直認(rèn)為，在女性的兩條X染色體中，有一條染色體是完全不起作用或是處于“休眠”狀態(tài)的在Y染色體中，目前仍在“工作”的基因只剩下不到100個X染色體中“工作”的基因>1000個有一個這樣的故事：20年前一次意外事故，三個工人遭受鈷60（Co60)放射性核素的照射結(jié)果：一名工人不久死亡一名工人幾年后死于白血病最后一名工人20年后患糖尿病就診你知道醫(yī)生在為病人檢查時發(fā)現(xiàn)了什么嗎？鎖骨骨折肋骨串珠樣X光片發(fā)現(xiàn)廣泛性骨質(zhì)缺損骨髓檢查——漿細(xì)胞比例為30%左右（正常為0.6-1.3%）(多發(fā)性骨髓瘤）因此，多基因病涉及遺傳因素和環(huán)境因素物理因素化學(xué)因素生物因素自發(fā)因素2.多基因病(polygenicdisease)：性狀或疾病的遺傳方式取決于兩個以上微效基因的累加作用，同時還受環(huán)境因素的影響，因此這類性狀也稱為復(fù)雜性狀或復(fù)雜疾?。╟omplexdisease）也叫：“復(fù)雜性狀疾病”近視(myopia)高血壓(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂癥(schizophrenia)哮喘(asthma)腫瘤或癌

(tumororcancer)多基因病的遺傳要點數(shù)量性狀的遺傳基礎(chǔ)是兩對以上基因。這些基因之間沒有顯,隱性的區(qū)別,而是共顯性。每個基因?qū)Ρ硇偷挠绊懞苄?稱為微效基因。微效基因具有累加效應(yīng),即一個基因?qū)Ρ硇妥饔煤苄?但若干個基因共同作用,可對表型產(chǎn)生明顯影響。不僅遺傳因素起作用,環(huán)境因素具有明顯作用。例如：結(jié)腸癌（Coloncancer)相關(guān)基因：NGX6，SOX7，ITGB1，HSPA9B，MAPK8，PAG，

RANGAP1，SRC和CDC2等。相關(guān)信號通路：ras/MEK/ERK，JNK，Rb/E2F，PI3K/AKT及受體相互作用相關(guān)通路，免疫反應(yīng)相關(guān)通路以及細(xì)胞黏附相關(guān)通路等。①早期原發(fā)癌生長②腫瘤血管形成③腫瘤細(xì)胞脫落并侵入基質(zhì)④進(jìn)入脈管系統(tǒng)⑤癌栓形成⑥繼發(fā)組織器官定位生長⑦轉(zhuǎn)移癌繼續(xù)擴散例如：糖尿病(diabetes)依賴胰島素型糖尿病在位于第6號染色體上可能包含至少一個對I型糖尿病敏感的基因在人類基因組中，大約10個位點現(xiàn)在被發(fā)現(xiàn)似乎對I型糖尿病敏感其中：1)11號染色體位點IDDM2上的基因

2)葡萄糖激酶基因高血壓(hypertension)目前最受關(guān)注的是ATP2B1基因編碼一種膜蛋白，具有鈣泵特性能將高濃度細(xì)胞內(nèi)鈣泵出細(xì)胞外。精神神經(jīng)性疾病精神分裂癥基因表達(dá)改變/誘導(dǎo)增強家族史家暴基因本質(zhì)：基因組變異驚嚇—？—基因突變——精神病多基因病的遺傳：易患性(liability)易感性(susceptibility)發(fā)病閾值(threshold)易患性(liability)——在多基因病發(fā)生中，遺傳因素和環(huán)境因素共同作用決定一個個體患某種遺傳病的可能性。possibility遺傳因素(hereditaryfactors)環(huán)境因素(environmentalfactor)易感性(susceptibility)——特指由遺傳因素決定的患病風(fēng)險，僅代表個體所含有的遺傳因素，易感性完全由基因決定。——在一定的環(huán)境條件下，易感性高低可代表易患性高低。riskwithdisease發(fā)病閾值(threshold)——當(dāng)一個個體易患性高到一定限度就可能發(fā)病——這種由易患性所導(dǎo)致的多基因病發(fā)病最低限度稱為發(fā)病閾值minimum例如：三核苷酸拷貝數(shù)變異CGG(精氨酸)重復(fù)：——重復(fù)5-54次，正常——重復(fù)6-230次，攜帶者（敏感體質(zhì)）——重復(fù)230-4000次，發(fā)病

如：脆性X染色體綜合征智力低下患者細(xì)胞在缺乏胸腺嘧啶或葉酸的環(huán)境中培養(yǎng)時往往出現(xiàn)X-染色體發(fā)生斷裂男性發(fā)病1/1200-2500，女性發(fā)病1/1650-5000FragileXsyndrome閾值效應(yīng)舉例：長臉，耳外凸智力低下語言障礙對外界反應(yīng)遲鈍Copynumbervariation問：為什么是三核苷酸重復(fù)而不是4、5個？提示：三核苷酸處于閱讀框架內(nèi)，不容易破壞原有基因的開放閱讀框架(ORF)4、5個核苷酸不在ORF內(nèi)，變化容易對原有基因造成很大的影響，一般不容易積累保留癌蛋白抗原癌基因抑癌基因P53蛋白積聚，細(xì)胞周期變化P53等位基因丟失、點突變腫瘤形成腫瘤促進(jìn)因子細(xì)胞表型變化相關(guān)基因作用P53基因阻滯細(xì)胞周期：G1和G2/M期

促進(jìn)細(xì)胞調(diào)亡：bax/bcl2

維持基因組穩(wěn)定：核酸內(nèi)切酶活性

抑制腫瘤血管生成：Smad4P53基因可否用于治療癌癥？P53基因功能基因治療：是指以改變?nèi)祟愡z傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)治療。通過將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫腄NA導(dǎo)入人體靶細(xì)胞，去糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用。抑癌基因P53載體P53基因治療第三節(jié)分析文體特征和表現(xiàn)手法2大考點書法大家啟功自傳賞析中學(xué)生，副教授。博不精，專不透。名雖揚，實不夠。高不成，低不就。癱偏‘左’，派曾‘右’。面微圓，皮欠厚。妻已亡，并無后。喪猶新，病照舊。六十六，非不壽。八寶山，漸相湊。計平生，謚曰陋。身與名，一起臭?！举p析】寓幽默于“三字經(jīng)”，名利淡薄，人生灑脫，真乃大師心態(tài)。1.實用類文本都有其鮮明的文體特征，傳記的文體特征體現(xiàn)為作品的真實性和生動性。傳記的表現(xiàn)手法主要有以下幾個方面：人物表現(xiàn)的手法、結(jié)構(gòu)技巧、語言藝術(shù)和修辭手法。2.在實際考查中，對傳記中段落作用、細(xì)節(jié)描寫、人物陪襯以及環(huán)境描寫設(shè)題較多，對于材料的選擇與組織也常有涉及。3.考生復(fù)習(xí)時要善于借鑒小說和散文的知識和經(jīng)驗，同時抓住傳記的主旨、構(gòu)思以及語言特征來解答問題。傳記的文體特點是真實性和文學(xué)性。其中，真實性是傳記的第一特征，寫作時不允許任意虛構(gòu)。但傳記不同于一般的枯燥的歷史記錄，它具有文學(xué)性，它通過作者的選擇、剪輯、組接，傾注了愛憎的情感；它需要用藝術(shù)的手法加以表現(xiàn)，以達(dá)到傳神的目的?？键c一分析文體特征從哪些方面分析傳記的文體特征？一、選材方面1.人物的時代性和代表性。傳記里的人物都是某時代某領(lǐng)域較

突出的人物。2.選材的真實性和典型性。傳記的材料比較翔實，作者從傳主

的繁雜經(jīng)歷中選取典型的事例，來表現(xiàn)傳主的人格特點，有

較強的說服力。3.傳記的材料可以是重大事件，也可以是日常生活小事。[知能構(gòu)建]二、組材方面1.從時序角度思考。通過抓時間詞語，可以迅速理清文章脈絡(luò)，

把握人物的生活經(jīng)歷及思想演變過程。2.從詳略方面思考。組材是與主題密切相關(guān)的。對中心有用的，

與主題特別密切的材料，是主要內(nèi)容，則需濃墨重彩地渲染，

要詳細(xì)寫；與主題關(guān)系不很密切的材料，是次要內(nèi)容，則輕

描淡寫，甚至一筆帶過。三、句段作用和標(biāo)題效果類別作用或效果開頭段內(nèi)容：開篇點題，渲染氣氛，奠定基調(diào)，表明情感。結(jié)構(gòu)：總領(lǐng)下文，統(tǒng)攝全篇；與下文某處文字呼應(yīng)，為下文做鋪墊或埋下伏筆；與結(jié)尾呼應(yīng)。中間段內(nèi)容：如果比較短，它的作用一般是總結(jié)上文，照應(yīng)下文；如果比較長，它的作用一般是擴展思路，豐富內(nèi)涵，具體展示，深化主題。結(jié)構(gòu)：過渡，承上啟下，為下文埋下伏筆、鋪墊蓄勢。結(jié)尾段內(nèi)容：點明中心，深化主題，畫龍點睛，升華感情、卒章顯志，啟發(fā)思考。結(jié)構(gòu)：照應(yīng)開頭；呼應(yīng)前文；使結(jié)構(gòu)首尾圓合。標(biāo)題①突出了敘述評議的對象。②設(shè)置懸念，激發(fā)讀者的閱讀興趣。③表現(xiàn)了傳主的精神或品質(zhì)。④點明了主旨，表達(dá)了作者的情感。⑤運用修辭，使文章內(nèi)涵豐富，意蘊深刻，增加了文章的厚度與深度。四、語言特色角度分析鑒賞傳記的類別自傳采用第一人稱，語言或幽默調(diào)侃或自然親切；他傳采用第三人稱，語言或樸實自然或文采斐然。語意和句式句子中的關(guān)鍵詞所包含的情感、態(tài)度等，整句與散句、推測與肯定、議論與抒情、祈使與反問等特殊句式，往往有著不同一般的表現(xiàn)力。這些都是分析語言的切入點。修辭的角度修辭一般是用來加強語言的表現(xiàn)力的。抓住修辭特點，就能從語言的表達(dá)效果上加以體味。語言風(fēng)格含蓄與明快、文雅與通俗、生動與樸實、富麗與素淡、簡潔與繁復(fù)等。1.(2015·新課標(biāo)全國卷Ⅰ)閱讀下面的文字，完成后面的題目。[即學(xué)即練]朱東潤自傳1896年我出生在江蘇泰興一個失業(yè)店員的家庭，早年生活艱苦，所受的教育也存在著一定的波折。21歲我到梧州擔(dān)任廣西第二中學(xué)的外語教師，23歲調(diào)任南通師范學(xué)校教師。1929年4月間，我到武漢大學(xué)擔(dān)任外語講師，從此我就成為大學(xué)教師。那時武漢大學(xué)的文學(xué)院長是聞一多教授，他看到中文系的教師實在太復(fù)雜，總想來一些變動。用近年的說法，這叫作摻沙子。我的命運是作為沙子而到中文系開課的。大約是1939年吧，一所內(nèi)遷的大學(xué)的中文系在學(xué)年開始，出現(xiàn)了傳記研究這一個課，其下注明本年開韓柳文。傳記文學(xué)也好，韓柳文學(xué)也不妨，但是怎么會在傳記研究這個總題下面開韓柳文呢？在當(dāng)時的大學(xué)里，出現(xiàn)的怪事不少，可是這一項多少和我的興趣有關(guān)，這就決定了我對于傳記文學(xué)獻(xiàn)身的意圖。《四庫全書總目》有傳記類，指出《晏子春秋》為傳之祖，《孔子三朝記》為記之祖，這是三百年前的看法，現(xiàn)在用不上了。有人說《史記》《漢書》為傳記之祖，這個也用不上?！妒贰贰稘h》有互見法，對于一個人的評價，常常需要通讀全書多卷，才能得其大略。可是在傳記文學(xué)里，一個傳主只有一本書，必須在這本書里把對他的評價全部交代。是不是古人所作的傳、行狀、神道碑這一類的作品對于近代傳記文學(xué)的寫作有什么幫助呢？也不盡然。古代文人的這類作品，主要是對于死者的歌頌，對于近代傳記文學(xué)是沒有什么用處的。這些作品，畢竟不是傳記文學(xué)。除了史家和文人的作品以外，是不是還有值得提出的呢？有的，這便是所謂別傳。別傳的名稱，可能不是作者的自稱而是后人認(rèn)為有別于正史，因此稱為“別傳”。有些簡單一些，也可稱為傳敘。這類作品寫得都很生動，沒有那些阿諛奉承之辭，而且是信筆直書，對于傳主的錯誤和缺陷，都是全部奉陳。是不是可以從國外吸收傳記文學(xué)的寫作方法呢？當(dāng)然可以，而且有此必要。但是不能沒有一個抉擇。羅馬時代的勃路塔克是最好的了，但是他的時代和我們相去太遠(yuǎn)，而且他的那部大作，所著重的是相互比較而很少對于傳主的刻畫，因此我們只能看到一個大略而看不到入情入理的細(xì)致的分析。英國的《約翰遜博士傳》是傳記文學(xué)中的不朽名作，英國人把它推重到極高的地位。這部書的細(xì)致是到了一個登峰造極的地位，但是的確也難免有些瑣碎。而且由于約翰遜并不處于當(dāng)時的政治中心，其人也并不能代表英國的一般人物，所以這部作品不是我們必須模仿的范本。是不是我國已經(jīng)翻譯過來的《維多利亞女王傳》可以作為范本呢？應(yīng)當(dāng)說是可以，由于作者著墨無多，處處顯得“頰上三毫”的風(fēng)神?？墒侵袊娜讼鄠鞯淖龇ǎ亲叩囊粯拥牡缆?，所以無論近代人怎么推崇這部作品，總還不免令人有“穿新鞋走老路”的戒心。國內(nèi)外的作品讀過一些，也讀過法國評論家莫洛亞的傳記文學(xué)理論，是不是對于傳記文學(xué)就算有些認(rèn)識呢？不算，在自己沒有動手創(chuàng)作之前，就不能算是認(rèn)識。這時是1940年左右，中國正在艱苦抗戰(zhàn)，我只身獨處，住在四川樂山的郊區(qū)，每周得進(jìn)城到學(xué)校上課，生活也很艱苦。家鄉(xiāng)已經(jīng)陷落了，妻室兒女，一家八口，正在死亡線上掙扎。我決心把研讀的各種傳記作為范本，自己也寫出一本來。我寫誰呢？我考慮了好久，最后決定寫明代的張居正。第一，因為他能把一個充滿內(nèi)憂外患的國家拯救出來，為垂亡的明王朝延長了七十年的壽命。第二，因為他不顧個人的安危和世人的唾罵，終于完成歷史賦予他的使命。他不是沒有缺點的，但是無論他有多大的缺點，他是唯一能夠拯救那個時代的人物。(有刪改)【相關(guān)鏈接】①自傳和傳人，本是性質(zhì)類似的著述，除了因為作者立場的不同，因而有必要的區(qū)別以外，原來沒有很大的差異。但是在西洋文學(xué)里，常會發(fā)生分類的麻煩。我們則傳敘二字連用指明同類的文學(xué)。同時因為古代的用法，傳人曰傳，自敘曰敘，這種分別的觀念，是一種原有的觀念，所以傳敘文學(xué)，包括敘、傳