嵌入式系统设计与原理概览

"嵌入式复习要点汇编.pdf" 嵌入式系统是计算机科学的一个重要分支，专注于设计和实现专门针对特定应用的计算机系统。以下是基于提供的文件内容的关键知识点概述： 第1章： 1. 嵌入式系统的主要特征包括：(1) 集成在更大的物理系统中，如汽车电子系统；(2) 通常运行实时操作系统，对响应时间和可靠性有严格要求；(3) 设计目标是满足特定功能，而非通用性，因此硬件和软件高度定制化。 2. 常见的设计指标有上市时间（Time-to-Market）、非重复工程成本（Non-Recurring Engineering, NRE）、单位成本和性能。这些指标在产品开发过程中起着关键作用。 3. 处理器技术包括RISC（精简指令集计算）和CISC（复杂指令集计算）；IC技术包括ASIC（专用集成电路）和FPGA（现场可编程门阵列）；设计技术涉及VHDL/Verilog等硬件描述语言。SOC（System-on-Chip）是将多个功能模块集成在一个芯片上的设计，能降低成本和功耗。 4. 片上系统（SOC）结合了处理器核和其他必要的硬件组件，如内存和外设接口，实现高度集成。 5. 软硬件协同设计强调在设计初期就考虑软硬件的交互，以优化整体性能。人-月神话指的是认为增加人力可以线性缩短项目时间，但在复杂的系统设计中，这并不总是有效。 第2章： 1. 组合逻辑电路处理输入信号的组合，不考虑时序；时序逻辑电路则包含记忆元件，其输出不仅取决于当前输入，还与之前的状态有关。FSM（有限状态机）是描述时序逻辑的一种模型，FSDM（有限状态延迟机器）和RTL（寄存器传输级）是描述数字电路设计的不同层次。 2. 单用途处理器针对性强，效率高，适用于特定任务，例如数字信号处理。与通用处理器相比，它们在特定应用中可能具有更高的性能和能效。 3. GCD（最大公约数）例子展示了如何将算法转化为定制处理器的设计。 4. RTL定制处理器设计包括定义指令集、设计硬件和验证等步骤。 第3章： 1. 通用处理器成本低的原因在于批量生产、广泛的市场支持和更高的能效。 2. 地址宽度决定了存储器的地址空间大小，例如8bit地址空间为256字节，16bit为64KB，24bit为16MB，32bit为4GB，64bit为16EB。 3. 哈佛结构存储器将指令和数据存储器分开，提供独立的访问路径；普林斯顿结构（也称为冯·诺依曼结构）则共享同一存储空间。 4. 不同系列的单片机型号举例：Intel 8051、ARM Cortex-M、Microchip PIC16。 5. 数据路径处理数据，控制单元负责指令的解码和执行。 第4章： 1. 通用处理器成本低可能因为其设计可复用性，而单用途处理器设计通常需要更多定制工作。 2. 地址宽度的计算涉及到2的幂次运算，决定存储器容量。 3. 哈佛结构与普林斯顿结构的对比，以及不同单片机型号的示例。 4. 微处理器指令执行的基本阶段通常包括取指、译码、执行和写回等。 5. 指令一般由操作码和操作数组成，指令可分为数据传送、算术逻辑运算和控制转移三类。 6. 寄存器间接寻址模式涉及查找指令中指定的寄存器以获取操作数地址。 7. 软件开发环境通常包括编译器、调试器和模拟器等工具。 8. Dhrystone基准程序和MIPS用于评估处理器性能，Dhrystone测量每秒执行的百万指令数。 这些知识点覆盖了嵌入式系统的基础，包括处理器技术、系统设计、硬件描述语言、存储器架构和性能评估等方面。深入理解和掌握这些概念对于学习和实践嵌入式系统开发至关重要。