　什么是嵌入式处理器

cmd 2006-7-19 10:42 楼主

　嵌入式处理器是各种类型面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统的核心部件，其功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约。不同的嵌入式处理器面向不同的用户，可能是一般用户，行业用户或单一用户。
嵌入式处理可以分成下面几类：嵌入式微处理器(Embedded Micro- processor Unit, EMPU)，嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)，嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)，嵌入式片上系统(System On Chip, SOC)。
　　目前，嵌入式处理器主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、Motorola 68000、MIPS、ARM系列等。在32位嵌入式处理器市场主要有Motorola，ARM，MIPS，TI，Hitachi等公司, 有些生产通用微处理器的公司，象Intel、Sun和IBM等，也生产嵌入式的微处理器。
　　嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外还有许多半通用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70％的市场份额。特别值得注意的是近年来提供X86微处理器的著名厂商AMD公司，将Am186CC/CH/CU等嵌入式处理器称为微控制器，MOTOROLA公司把以Power PC为基础的PPC505和PPC555列入单片机行列，TI公司亦将其TMS320C2XXX系列DSP做为MCU进行推广。
　　比较有代表性的嵌入式DSP处理器是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000系列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已经发展成为DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。另外PHILIPS公司也推出了基于可重构嵌入式DSP结构，用低成本、低功耗技术制造的R.E.A.L DSP处理器，特点是具备双Harvard结构和双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品。
　　SOC可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用SOC一般专用于某个或某类系统中，不为一般用户所知。一个有代表性的产品是Philips的Smart XA，它将XA单片机内核和支持超过2048位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块硅片上，形成一个可加载JAVA或C语言的专用的SOC，可用于公众互联网如Internet安全方面。
　　目前，据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行的体系结构有三十几个系列，其中8051体系的占有多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品，仅Philips就有近100种。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，越来越多的公司有自己的处理器设计部门。嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB到16MB，处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS，常用封装从8个引脚到144个引脚。
　　人们一般都觉得嵌入式处理器结构比较简单，性能也比较低，但也有例外。最典型的代表就是Sony的Playstation系列游戏机所采用的嵌入式处理器。Playstation-2采用MIPS处理器内核，字长扩展为128位，增加了很强的图形处理能力。正在开发中，目前还处于保密状态的Playstation-3的处理器将采用多个称为cell的处理单元并行工作的方式。有人估计是4个cell并行工作，每个cell中有一个PowerPC内核和8个带128KB内存的向量处理器。预计Playstation-3的工作频率为4GHz，峰值速度达256Gflops。
　　嵌入式应用需求的广泛性，以及大部分应用功能单一、性质确定的特点，决定了嵌入式处理器实现高性能的途径与通用微处理器有所不同，目前大多是针对专门的应用领域进行专门设计来满足高性能、低成本和低功耗的要求。例如，视频游戏控制需要有很高的图形处理能力；手持、掌上、移动和网络PC，要求具备虚存管理和标准的外围设备；手机和个人移动通信设备，要求在具有高性能和数字信号处理能力的同时具有超低功耗；调制解调器、传真机和打印机，要求低成本的处理器；机顶盒和DVD则要求高度的集成性；数字相机要求既要有通用性又要有图像处理能力。