嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析
摘要:
本文介绍了嵌入式系统发展过程中的特点,并对 8 种嵌入式系统架构进行了比较分析。
嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域,与我们的生活息息相关,小到掌上的数字
产品,大到汽车、航天飞机。
提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机,不错,
MCU 是最基础和常用的嵌入式系统,
但是目前像
FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用越来越广泛。嵌入式系统与模拟
电路或其他功能电路组成的
SoC(System on Chip,片上系统)或 SiP(System in Package,系统
级封装
)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。
总的来说,嵌入式系统发展呈现如下特点:
·由 8 位处理向 32 位过渡
·由单核向多核过渡
·向网络化功能发展
·MCU、FPGA、ARM、DSP 等齐头并进
·嵌入式操作系统呈多元化趋势
所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的,即
IP 核(Intellectual Property,知识产
权),生产处理器的厂家很多,但拥有
IP 核的屈指可数。有自己的 IP 核,光靠卖 IP 核即可
坐拥城池。
嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分,在
MCU(微控制器)产品上,像瑞萨
(
Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC 都拥有自己得专有 IP 核,而其他嵌入式处理器都
是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。
标 准 的 嵌 入 式 系 统 架 构 有 两 大 体 系 , 目 前 占 主 要 地 位 的 是 所 谓
RISC ( Reduced
Instruction Set Computer,精简指令集计算机)处理器。RISC 体系的阵营非常广泛,从
ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica 等等,都是属于 RISC 处理器的范畴。不过这些处理器
虽然同样是属于
RISC 体系,但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同,因此彼
此完全不能兼容,在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用,而必须经过
重新编译。
其次是
CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)处理器体系,我