嵌入式微处理器

下载后可任意编辑 嵌入式微处理器（MPU) 微机中的中央处理器（CPU）称为微处理器（MPU），是构成微机的核心部件，也可以说是微机的心脏。它起到控制整个微型计算机工作的作用，产生控制信号对相应的部件进行控制，并执行相应的操作。 在微机中，CPU被集成在一片超大规模集成电路芯片上，称为微处理器（MPU），微处理器插在主板的cpu插槽中。 通常所说的16位机、32位机是指该计算机中微处理器内部数据总线的宽度，也就是CPU可同时操作的二进制数的位数。目前常用的CPU都是64位的，即一次可传送64位二进制数。 功能构成： 微处理器的功能结构主要包括:运算器、控制器、寄存器三部分： 运算器的主要功能就是进行算术运算和逻辑运算。 控制器是整个微机系统的指挥中心，其主要作用是控制程序的执行。包括对指令进行译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。 寄存器用来存放操作数、中间数据及结果数据。 主要技术参数编辑： CPU质量的高低直接决定了一个计算机系统的档次，而CPU的主要技术特性可以反映出CPU的基本性能。 CPU的主要技术参数如下： ⑴ CPU可以同时处理的二进制数据的位数，即字长； ⑵ 时钟频率； ⑶ 高速缓冲存储器（Cache）的容量和速率； ⑷ 地址总线和数据总线的宽度； ⑸ 制造工艺。 相关文献： 显示驱动芯片中MPU写SRAM时序电路设计-电脑知识与技术：学术沟通-2024年 第3期 (7) PHOTOREALISTIC COMPUTER GRAPHICS FORENSICS BASED ON LEADING DIGIT LAW-电子科学学刊：英文版-2024年 第1期 (28) 嵌入式微处理器主要产品 一. Power PC： 简介： PowerPC是一种RISC架构的CPU，其基本的设计源自IBM的POWER（Perance Optimized With Enhanced RISC 的缩写）架构。POWER是1991年，Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所进展出的微处理器架构。PowerPC是整个AIM平台的一部分，并且是到目前为止唯一的一部分。PowerPC 的历史可以追溯到早在1990年随RISC System/6000一起被介绍的IBM POWER架构。该设计是从早期的RISC架构（比如IBM 801）与MIPS架构的处理器得到灵感的。 详细： PowerPC处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器CPU 到嵌入式CPU市场（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与台式机CPU存在非常显著的区别。例如，4xx 系列PowerPC 处理器缺乏浮点运算，并且还使用一个受软件控制的 TLB 进行内存管理，而不是象台式机芯片中那样采纳反转页表。 PowerPC 处理器有 32 个（32 位或 64 位）GPR（通用寄存器）以及诸如 PC（程序计数器，也称为 IAR/指令地址寄存器或 NIP/下一指令指针）、LR（链接寄存器）、CR（条件寄存器）等各种其它寄存器。有些 PowerPC CPU 还有 32 个 64 位 FPR（浮点寄存器）。 PowerPC 体系结构是 RISC（精简指令集计算）体系结构的一个示例。因此： 所有 PowerPC（包括 64 位实现）都使用定长的 32 位指令。 PowerPC处理模型要从内存检索数据、在寄存器中对它进行操作，然后将它存储回内存。几乎没有指令（除了装入和存储）是直接操作内存的。 产品： 基于PowerPC体系结构的嵌入式处理器芯片有MPC505、821、850、860、8240、8245、8260、8560等近几十种产品，其中MPC860是Power QUICC系列的典型产品，MPC8260是Power QUICC Ⅱ系列的典型产品，MPC8560是Power QUICC Ⅲ系列的典型产品。 4系列: Power QUICC系列微处理器一般有三个功能模块组成，嵌入式PowerPC核(EMPCC),系统接口单元(SIU)以及通信处理器(CPM）模块，这三个模块内部总线都是32位。 嵌入式PowerPC核由嵌入式PowerPC核心、指令和数据缓存(Cache）及其各自的存储器管理单元(MMU）组成，从功能上Power PC核可分为两个功能模块：整数模块和加载/存储模块。整数和加载/存储操作均由具有32位内部数据通道，支持32位整数操作及算术操作的硬件直接执行。PowerPC核中的整数模块使用32 X 32 bit定点通用寄存器，每时钟周期可以执行一条整数处理指令。整数模块中的单元仅在数据队列中的有效数据被传输时才被占用，这样使得PowerPC核一直处于低功耗工作模式。 Power QUICC中除集成了PowerPC核，还集成了一个32位的RISC内核。Power PC核主要执行高层代码，而RISC则处理实际通信的底层通信功能，两个处理器内核通过高达8K字节的内部双口RAM相互配合，共同完成MPC854强大的通信控制和处理功能。CPM以RISC控制器为核心构成，除包括一个RISC控制器外，还包括七个串行DMA(SDMA）通道、两个串行通信控制器（SCC)、一个通用串行总线通道（USB）、两个串行管理控制器（SMC）、一个I2C接口和一个串行外围电路（SPI），可以通过灵活的编程方式实现对Ethemet、USB、T1/E1,ATM等的支持以及对UART,HDLC等多种通信协议的支持。 Power QUICCⅡ完全可以看作是Power QUICC的第二代，在灵活性、扩展能力、集成度等方面提供了更高的性能。Power QUICC Ⅱ同样由嵌入式的PowerPC核和通信处理模块CPM两部分集成而来。这种双处理器器的结构由于CPM承接了嵌入式Power PC核的外围接口任务，所以较传统结构更加省电。CPM交替支持三个快速串行通信控制器(FCC），二个多通道控制器(MCC），四个串行通信控制器(SCC），二个串行管理控制器(SMC），一个串行外围接口电路（SPI）和一个12C接口。嵌入式的Power PC核和通信处理模块（CPM）的融和，以及Power QUICCⅡ的其他功能、性能缩短了技术人员在网络和通信产品方面的开发周期。 同Power QUICCⅡ相比，Power QUICCⅢ集成度更高、功能更强大、具有更好的性能提升机制。Power QUICCⅢ中的CPM较Power QUICCⅡ产品200MHz的CPM的运行速度提升了66%，达到333MHz，同时保持了与早期产品的向后兼容性。这使得客户能够最大范围的延续其现有的软件投入、简化未来的系统升级、又极大的节约开发周期