嵌入式硬件详解：存储器系统与RISC/CISC架构

嵌入式硬件基础是嵌入式系统开发的核心组成部分，它包括存储器系统、处理器架构、总线技术以及输入输出设备等多个方面。在这一章中，我们将深入探讨以下几个关键知识点： 1. 存储器系统： - 高速缓存SRAM：这是一种高速但易失性的存储器，用于存放频繁访问的数据，缩短CPU访问主存的时间，提高系统性能。 - 主存储器DRAM：动态随机存取存储器，是计算机内存的主要类型，容量大但需要定期刷新以防止数据丢失。 - 本地存储器：包括Flash（闪存）、ROM（只读存储器），它们是非易失性存储，常用于存储系统固件和配置信息。 - 网络存储器：同样使用Flash或ROM，有时也涉及磁盘，提供长期的数据存储和远程数据交换。 2. 处理器架构： - RISC（精简指令集）：设计简单，指令集固定，旨在减少硬件复杂性和提高执行效率，适用于资源受限的嵌入式系统。 - CISC（复杂指令集）：拥有丰富的指令和寻址方式，适合大型计算机，但可能造成存储空间浪费和复杂性提升。 3. 微处理器体系结构： - 冯·诺依曼体系结构：数据和指令分开存储，遵循"存储程序"原则，常见于传统计算机。 - 哈佛体系结构：将指令存储器和数据存储器分开，允许更快的指令执行，常见于一些嵌入式系统。 4. 流水线和总线： - 流水线：通过分解指令执行步骤，提高处理器并行处理能力，减少等待时间。 - 总线：连接各个部件的通信线路，包括数据总线、地址总线和控制总线，用于在硬件之间传输信息。 5. 输入输出接口和设备： - 高速输入输出接口：如USB、UART等，提供快速、高效的数据传输。 - 输入输出设备：如传感器、执行器、显示器等，是系统与外部世界交互的关键组件。 6. 软硬件结合： - CISC与RISC的比较：CISC通过复杂的指令和优化编译来平衡性能，而RISC则追求简单指令和高效执行。在设计中，需权衡指令集的复杂度与硬件资源的消耗。 理解这些核心概念对于嵌入式系统的设计与优化至关重要，它们共同构成了嵌入式硬件的基础框架，决定了系统的性能极限和功能实现方式。通过合理的硬件选型和设计，可以最大化地发挥嵌入式系统的潜力，满足特定应用的需求。