嵌入式硬件基础：CISC与RISC的对比

“北航嵌入式系统课件--第2章_嵌入式硬件基础” 本课件主要涵盖了嵌入式系统硬件基础的相关知识，包括嵌入式系统的基本构成、硬件和软件的角色、以及关键硬件组件和技术的深入探讨。嵌入式系统可以类比为人的大脑和身体，其中硬件部分相当于人的大脑，负责控制和协调系统的运作，而软件部分则如同手、脚和神经，实现具体的功能和交互。 在硬件基础部分，课程讲解了RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两种不同的指令集架构。CISC的特点是拥有丰富的指令集和寻址方式，但指令长度可变，导致硬件设计复杂。而RISC则简化了指令集，指令长度固定，优化了数据通道，使得执行效率更高，硬件设计更简洁。RISC通常采用Load/Store结构，数据访问更为直接，而CISC的寻址方式则相对复杂。 此外，课件还提到了冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。冯·诺依曼结构是大多数现代计算机的基础，它将指令和数据存储在同一内存空间中，数据和指令共享一条总线。而哈佛结构则将指令和数据存储在独立的内存中，允许两者同时传输，提高了系统性能。 流水线技术是提高处理器效率的重要手段，它将指令执行过程划分为多个阶段，每个阶段并行处理，从而减少了指令的平均执行时间。桶型移位器是一种高效的位操作部件，常用于数据处理和计算。正交指令集意味着指令集设计清晰，互不冲突，有利于编译器优化。地址重映射则允许动态改变内存映射，提高了内存管理的灵活性。 在嵌入式系统中，总线是连接各个硬件组件的关键，它决定了数据传输的速度和稳定性。高速输入输出接口（如SPI、I2C、UART等）是设备间通信的重要途径。输入输出设备如传感器、显示器等，它们通过接口与处理器进行数据交换。存储器分为ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器），分别用于存放固定不变的数据和运行时的数据。FIFO（先进先出）缓冲寄存器用于临时存储数据，保证数据传输的顺序性。 这门课件详细介绍了嵌入式系统硬件的基础知识，包括处理器架构、指令集、系统结构、数据通道和各种硬件组件，为学习者提供了深入理解嵌入式系统硬件设计的理论基础。