嵌入式系统硬件基础：冯·诺依曼与哈佛架构

"嵌入式系统设计导论-硬件编" 嵌入式系统设计是一个复杂的领域，涉及硬件和软件的紧密集成。本导论主要聚焦于硬件方面，旨在讲解嵌入式系统的基础，包括其硬件组成、工作原理以及设计方法。课程可能由北京航空航天大学机器人研究所的专家魏洪兴教授主讲，提供了相关的课件下载和联系方式，以便学生深入学习。 在嵌入式系统的设计中，硬件和软件是两个关键组成部分。硬件基础涵盖了嵌入式微处理器，如基于ARM架构的处理器，它们是系统的核心，负责执行指令。此外，系统通常还包括SDRAM（同步动态随机存取内存）作为主存储，ROM（只读存储器）用于存储固件，I/O（输入/输出）接口处理设备通信，A/D（模拟/数字）和D/A（数字/模拟）转换器用于信号转换，以及人机交互接口和通用接口。 嵌入式系统的软件基础则涉及到实时操作系统（RTOS），它对于实时性要求高的应用至关重要。RTOS包括任务管理、文件系统以及BSP（Board Support Package）或HAL（Hardware Abstraction Layer），这些为特定硬件提供接口，使得软件开发人员可以独立于底层硬件进行编程。 讨论的硬件概念包括两种主要的计算机体系结构：冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。冯·诺依曼架构中，指令和数据共享同一存储器，而哈佛架构则将指令和数据存储器分开，提高了数据和指令的并行处理能力。此外，CISC（复杂指令集计算）和RISC（精简指令集计算）是两种不同的处理器设计理念，CISC拥有丰富的指令集，而RISC则简化了指令，追求更高的执行效率。 课程还提及了IP核（ Intellectual Property core），这是可重用的集成电路设计，常用于构建嵌入式系统的定制芯片。流水线技术则能提升处理器性能，通过分段执行指令，使得多个指令可以在同一时间的不同阶段处理。最后，存储器系统的设计对性能有很大影响，包括高速缓存和多级内存层次结构，这些都是优化系统响应速度的关键因素。 这个导论涵盖了嵌入式系统设计中的核心硬件概念，从基本的体系结构到微处理器内部的工作机制，再到软硬件交互的中间层和功能层，为深入理解嵌入式系统的设计和实现提供了坚实的基础。