计算机软件水平考试嵌入式系统设计师辅导笔记:嵌入式微处理器的基本结构
1.嵌入式微处理器的基本结构
(1)嵌入式硬件系统一般由嵌入式微处理器、存储器和输入/输出部分组成。
(2)嵌入式微处理器是嵌入式硬件系统的核心,通常由控制单元、算术逻辑单元和寄存器3大部分组成:
A、控制单元:主要负责取指、译码和取数等基本操作并发送主要的控制指令。
B、算术逻辑单元:主要处理数值型数据和进行逻辑运算工作。
C、寄存器:用于暂存临时性的数据。
2.嵌入式微处理器的分类(根据用途)
(1)嵌入式微控制器(MCU):又称为单片机,片上外设资源一般比较丰富,适合于控制。最大的特点
是单片化,体积小,功耗和成本低,可靠性高。目前约占70%的市场份额。
(2)嵌入式微处理器(EMPU):又称为单板机,由通用计算机中的CPU 发展而来,它的特征是具有32
位以上的处理器,具有较高的性能。通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM 及I/O 等模块做到同一个
芯片上。
(3)嵌入式DSP 处理器(DSP):专门用于信号处理方面的处理器,其在系统结构和指令算法方面进行
了特殊设计,使其处理速度比最快的CPU 还快10~50倍,在数字滤波、FFT、频谱分析等方面获得了大
量的应用。
(4)嵌入式片上系统(SOC):追求产品系统最大包容的集成器件,其最大的特点是成功实现了软硬件
的无缝结合,直接在微处理器片内嵌入操作系统的代码模块。
3.典型8位微处理器的结构和特点
该部分参考《教程》86~94页,以8051为重点,彻底搞清楚8位单片机的工作原理,外设控制、存储分布、寻址方式以及典型应用。2007年11月下午的第一道题目就考查了8051的定时器使用、外部时钟连接、实际应用的流程设计以及典型的寻址方式。这些考点几乎可以在《教程》上找到,例如外部时钟连接那个问题的答案就是《教程》89页上面的原图。
4.典型16位微处理器的结构和特点
该部分参考《教程》94~97页。典型的微处理器可以参考MSP430,找一本这方面的书看看关于MSP430的结构原理以及典型应用。
5.典型32位微处理器的结构和特点
该部分参考《教程》97~112页。32位处理器采用32位的地址和数据总线,其地址空间达到了232=4GB。
目前主流的32位嵌入式处理器系统主要有ARM 系列、MIPS 系列、PoewrPC 系列等。ARM 微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用领域领先的32位嵌入式RISC 处理器结构。按照目前的发展形式,ARM 几乎成了嵌入式应用的代名词。按照我个人的意见,作为嵌入式系统设计师考试,逐渐增加考查ARM 体系结构与编程方面的题目是大势所趋。2006年没有一道关于ARM 的题目,2007年出了少量题目,可能在2008年会继续增加。在下午题方面,2006年考查了X86方面的应用、2007年考查了8051方面的应用,这个可能是一个过度过程,以目前ARM 在嵌入式领域的广泛应用和普及程度,下午题目考查ARM 应用方面或者32位其他的微处理器方面的应用题目可能在不就将来的考试中就会出现。