微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)-第一章-概述資料

1、 地址地址: :主樓主樓C2-508 電話電話: : 61831430 E-mail : 2022-5-24星期星期1 第第3,4節(jié)節(jié) 二教二教108 星期星期3 第第5,6節(jié)節(jié) 二教二教108 星期星期5 (單單) 第第1,2節(jié)節(jié) 二教二教204 教學(xué)總學(xué)時：教學(xué)總學(xué)時：80 （課堂教學(xué)：（課堂教學(xué)：64 實驗：實驗：16） 一：一：概述概述 4 4課時課時 二：二：計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理 1010課時課時 三：三：微處理器體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)微處理器體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 6 6課時課時 四：四：總線技術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn) 6 6課時課時 五：五：

2、 存儲器系統(tǒng)存儲器系統(tǒng) 8 8課時課時 六：輸入輸出接口六：輸入輸出接口 6 6課時課時 七：七：ARM微處理器編程模型微處理器編程模型 4 4課時課時 八：八：ARM匯編指令匯編指令 4 4課時課時 九：九：ARMARM程序設(shè)計程序設(shè)計 4 4課時課時 十十: : 基于基于ARMARM微處理器的硬件系統(tǒng)設(shè)計微處理器的硬件系統(tǒng)設(shè)計 5 5課時課時十一十一: : 基于基于ARMARM微處理器的軟件系統(tǒng)設(shè)計微處理器的軟件系統(tǒng)設(shè)計 5 5課時課時十二十二: : 基于基于ARMARM微處理器核的微處理器核的SOCSOC設(shè)計設(shè)計 2 2課時課時uARM集成開發(fā)環(huán)境建立集成開發(fā)環(huán)境建立uARM匯編實現(xiàn)匯編

3、實現(xiàn)LED控制實驗控制實驗uARM匯編實現(xiàn)串口通信實驗匯編實現(xiàn)串口通信實驗uARM-Linux開發(fā)環(huán)境建立開發(fā)環(huán)境建立uARM-Linux下模塊方式驅(qū)動程序?qū)嶒炏履K方式驅(qū)動程序?qū)嶒瀠ARM-Linux下下鍵盤及數(shù)碼管驅(qū)動鍵盤及數(shù)碼管驅(qū)動程序設(shè)計實驗程序設(shè)計實驗uARM-Linux下下LCD驅(qū)動程序設(shè)計實驗驅(qū)動程序設(shè)計實驗uARM-Linux下下觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計實驗觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計實驗uARM-Linux下下SD卡驅(qū)動程序及文件系統(tǒng)設(shè)計實驗卡驅(qū)動程序及文件系統(tǒng)設(shè)計實驗uARM-Linux下下AC97音頻驅(qū)動程序設(shè)計實驗音頻驅(qū)動程序設(shè)計實驗uARM-Linux下下以太網(wǎng)通以太網(wǎng)通信實驗信實驗

4、5/30l平時：平時： 10%l期中：期中： 15%l期末：期末： 60%l實驗：實驗： 15%課程的重要性課程的重要性:3+6:3+6基礎(chǔ)課、應(yīng)用廣、基礎(chǔ)課、應(yīng)用廣、研究生研究生復(fù)試復(fù)試?yán)碚撀?lián)系實際非常緊密的課程理論聯(lián)系實際非常緊密的課程, , 課程內(nèi)容課程內(nèi)容多、更新極快。多、更新極快。主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究。主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究。多探討交流，但要獨立完成作業(yè)。多探討交流，但要獨立完成作業(yè)。積極參與實驗，增強動手能力，培養(yǎng)分析解積極參與實驗，增強動手能力，培養(yǎng)分析解決實際問題的能力。決實際問題的能力。-最重要的是要培養(yǎng)對該課程相關(guān)知識的興趣最重要的是要培養(yǎng)對該課程相關(guān)知識的興趣v微處理器系統(tǒng)

5、結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（第二版）微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（第二版）李廣軍等，電子工業(yè)出版社李廣軍等，電子工業(yè)出版社 ，20201010 v微機系統(tǒng)原理與接口技術(shù)微機系統(tǒng)原理與接口技術(shù)李廣軍等，電子科技大學(xué)出版社，李廣軍等，電子科技大學(xué)出版社，20052005 v系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5 5版）版）郭新房等譯郭新房等譯. Stephen D. Burd. Stephen D. Burd著，清華大學(xué)出版社，著，清華大學(xué)出版社，20072007v計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)張晨曦等，高等教育出版社，張晨曦等，高等教育出版社，20082008 v現(xiàn)代計算機組成原理現(xiàn)代計算機組成原理潘松

6、等，科學(xué)出版社，潘松等，科學(xué)出版社，20072007vARMARM體系結(jié)構(gòu)與編程體系結(jié)構(gòu)與編程杜春雷，清華大學(xué)出版社，杜春雷，清華大學(xué)出版社，200720071.1 計算機發(fā)展概述（了解）計算機發(fā)展概述（了解）電子計算機發(fā)展概述電子計算機發(fā)展概述普適計算與泛在通信普適計算與泛在通信1.2 集成電路與集成電路與SoC設(shè)計（理解）設(shè)計（理解）集成電路技術(shù)的發(fā)展集成電路技術(shù)的發(fā)展基于基于IP的的SoC設(shè)計設(shè)計1.3 先進(jìn)的處理器技術(shù)（了解）先進(jìn)的處理器技術(shù)（了解）片上多核處理器片上多核處理器(CMP)流處理器流處理器(Stream Processor)PIM(Processor In Memory)

7、可重構(gòu)計算處理器可重構(gòu)計算處理器1.4 嵌入式系統(tǒng)（理解）嵌入式系統(tǒng)（理解）嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的概念 嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)中的處理器嵌入式系統(tǒng)中的處理器嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的意義學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的意義1. 已學(xué)習(xí)的課程？已學(xué)習(xí)的課程？軟件類有：軟件類有：硬件類有：硬件類有：2. 從兩個方面來學(xué)習(xí)：從兩個方面來學(xué)習(xí)：結(jié)構(gòu)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)，構(gòu)成計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用2022-5-242022-5-2410/302022-5-242022-5-2411/301. 1940圖靈機圖靈機 2. 1946

8、馮馮諾依曼計算機諾依曼計算機(電子管）電子管）3. 1955晶體管計算機晶體管計算機4. 1957集成電路時代集成電路時代5. 1978VLSI6. 1980IBMPC2022-5-2412/ 53電子管電子管(vacuum tube)時代時代晶體管晶體管(transistor)時代時代第一個晶體管的誕生第一個晶體管的誕生2022-5-2413/ 532022-5-2414/ 53 第一塊第一塊IC誕生之后，誕生之后，基爾比在基爾比在IRE(美國無美國無線電工程師線電工程師學(xué)會學(xué)會)的一次的一次會議上宣布會議上宣布了了“固體電固體電路路”(Solid circuit)的出的出現(xiàn)，這就是現(xiàn)，這就

9、是以后的以后的“集集成電路成電路”的的代名詞代名詞 。2022-5-2415/ 532022-5-2416/ 53微電子技術(shù)微電子技術(shù)計算機技術(shù)計算機技術(shù)通信技術(shù)通信技術(shù)2022-5-2417/ 532022-5-2418/ 531. 普適計算普適計算設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起，清除設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起，清除“計算機計算機”作為獲取數(shù)字服務(wù)的中作為獲取數(shù)字服務(wù)的中央媒介地位，計算機徹底退居央媒介地位，計算機徹底退居“幕幕后后”2. 泛在通信泛在通信泛在通信與網(wǎng)絡(luò)泛在通信與網(wǎng)絡(luò)無線傳感器無線傳感器物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng) CPU 90% 90% 10% 10%2022-5-2419/ 532022-5-2

10、420/ 532022-5-2421/ 531. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成傳感器傳感器嵌入式計算技術(shù)嵌入式計算技術(shù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2022-5-2422/ 53感知傳遞處理1.1.MooreMoore定律定律 微處理器內(nèi)晶體管集成度每微處理器內(nèi)晶體管集成度每1818個月翻一番個月翻一番2.2.BellBell定律定律 如果保持計算能力不變，微處理器的價格每如果保持計算能力不變，微處理器的價格每1818個月減少一半；個月減少一半；每每1010年會有一類新的計算設(shè)備誕生：巨型機、小型機、年會有一類新的計算設(shè)備誕生：巨型機、小型機、工作站、工作站、PCPC到到PDAP

11、DA的演變、新一代計算設(shè)備的演變、新一代計算設(shè)備3.3.GilderGilder定律定律 未來未來2525年（年（19961996年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每每6 6個月增加一倍；個月增加一倍；4.4.MetcalfeMetcalfe定律定律 網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比；網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比；2022-5-2423/ 532022-5-2424/ 531. 什么是集成電路？什么是集成電路？2. 集成電路兩個重要標(biāo)志集成電路兩個重要標(biāo)志集成規(guī)模集成規(guī)模特征尺寸特征尺寸3. SoC:在一個微電子芯片上將信息的采集、在一個微電子芯片上將信息的采集、傳輸、存

12、儲和處理等功能集成在一傳輸、存儲和處理等功能集成在一起起系統(tǒng)級芯片系統(tǒng)級芯片 (SOC) 技術(shù)技術(shù)系統(tǒng)知識系統(tǒng)知識 (硬件與軟件硬件與軟件)電路設(shè)計知識電路設(shè)計知識 (DAC、ADC 等等)制造工藝知識制造工藝知識(90nm, 65nm, 45nm)晶圓工藝知識晶圓工藝知識(300mm 晶圓晶圓)A/DA/D數(shù)字射頻處理器數(shù)字射頻處理器數(shù)字濾波與控制數(shù)字濾波與控制混合信號處理器 數(shù)字 基帶混合信號處理器支撐技術(shù)支撐技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計設(shè)計及驗證技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計設(shè)計及驗證技術(shù)IP核生成和復(fù)用技術(shù)核生成和復(fù)用技術(shù)超深亞微米工藝及納米超深亞微米工藝及納米IC設(shè)計技術(shù)設(shè)計技術(shù)2022-5-2425/

13、53嵌入式系統(tǒng)是一門嵌入式系統(tǒng)是一門交叉學(xué)科交叉學(xué)科，涉及計算機、微，涉及計算機、微電子、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號處理、傳感器等諸多領(lǐng)域。電子、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號處理、傳感器等諸多領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、微機電系統(tǒng)隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、微機電系統(tǒng)MEMSMEMS、片、片上系統(tǒng)上系統(tǒng)SoCSoC、納米材料、無線通信技術(shù)、信號處理、納米材料、無線通信技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)向發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)向集成化、微型化，智能化、網(wǎng)集成化、微型化，智能化、網(wǎng)絡(luò)化絡(luò)化方向發(fā)展。方向發(fā)展。2022-5-2426/ 532022-5-

14、2427/ 53 IEEE定義devices used to control, monitor，or assist the operation equipment , machinery or plants 國內(nèi)普遍認(rèn)同的定義以各種形態(tài)嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)芯片級（芯片級（MCU、SoC）板級（單板、模塊）板級（單板、模塊）設(shè)備級（工控機）設(shè)備級（工控機）2022-5-2428/ 53以應(yīng)用為中心以應(yīng)用為中心 軟、硬件可軟、硬件可裁剪裁剪 對體積、功對體積、功耗、實時性、耗、實時性、可靠性、功能、可靠性、功能、成本等有嚴(yán)格成本等有嚴(yán)格約束約束2022-5-2429/ 53硬件硬件軟件

15、軟件開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)嵌入式處理器嵌入式處理器存儲器系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)外部接口外部接口EMPUEMCUEDSPESoCEPSoC程序程序ROM數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)RAM參數(shù)參數(shù)EEPROMNVRAM并行接口并行接口串行接口串行接口音視頻接口音視頻接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件VxWorksc/OSWindows CE嵌入式嵌入式Linux編譯器編譯器鏈接器鏈接器調(diào)試器調(diào)試器集成軟件環(huán)境集成軟件環(huán)境硬件工具硬件工具仿真器仿真器編程器編程器在線調(diào)試工具在線調(diào)試工具外圍設(shè)備外圍設(shè)備鍵盤鍵盤LCD存儲設(shè)備存儲設(shè)備音頻設(shè)備音頻設(shè)備專用設(shè)備專用設(shè)備2022-5-2430/ 532022-5-2431/ 531.1.網(wǎng)絡(luò)化、支持分布式計算網(wǎng)絡(luò)化、支持分布式計算2.2.可編程、可在線更新可編程、可在線更新3.3.集成度提高、集成度提高、SoC/NoCSoC/NoC4.4.開發(fā)平臺的完備化開發(fā)平臺的完備化 5.5.友好的人機界面友好的人機界面 6.6.32/3232/302022-5-2432/ 531. 信息的表示：各種編碼信息的表示：各種編碼2. 數(shù)據(jù)的類型數(shù)據(jù)的類型位（位（Bit） 、字節(jié)（、字節(jié)（Byte）、字（）、字（Word）、雙字）、雙字（Doubleword）、）、 四字（四字（Quardword） 1 bi