微處理器系統(tǒng)結構與嵌入式系統(tǒng)設計平時：10%實驗：15%期中：15%期末：60%E_mail:chenjl@1第一章概述計算機的應用形式

通用計算機與嵌入計算機

普適計算與泛在通信半導體技術與計算機的發(fā)展

機械式計算機、電子式計算機

SoC、NoC嵌入式(計算機)系統(tǒng)

概念、特點、組成、發(fā)展趨勢課程體系介紹2后PC時代：大意是指包含PC在內的信息技術多元化，依據需要選用不同的設備實現需求，傾向于以產品體驗性作評價，而非硬件性能了。隨著硬件價格的下降，更多的人大概是如下的使用狀態(tài)：一臺（單手）智能手機+（雙手）平板電腦+（膝上）筆記本+（桌面）臺式機

嵌入式計算機技術方向：通信技術、計算機技術和消費產品的結合，嵌入式系統(tǒng)將被更廣泛應用于其中。3嵌入式(計算機)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)：嵌入到應用對象體系中的專用計算機系統(tǒng)（只是某完整設備的一個部分）。特點：向集成化、微型化，智能化、網絡化方向發(fā)展。微控制器（通用型、非常專業(yè)或客戶訂制的）RAMROM系統(tǒng)需要的外圍接口嵌入式系統(tǒng)部分某設備電路模塊機械模塊網絡模塊4

CPU>90%<10%普適計算(無所不在的計算機)不可見（invisibleness）環(huán)境感知（contextawareness）5WANLAN/INTRANET無線通信網家庭網絡衛(wèi)星網絡泛在通信(無所不在的計算機)“4A”化通信：AnytimeAnywhereAnyoneAnything6物聯網技術7物聯網技術承載網絡8IT行業(yè)的四大定律Moore定律

微處理器內晶體管集成度每18個月翻一番Bell定律如果保持計算能力不變，微處理器的價格每18個月減少一半；

每10年會有一類新的計算設備誕生：巨型機、小型機、工作站、PC到PDA的演變、新一代計算設備……Gilder定律未來25年（1996年預言）里，主干網的帶寬將每6個月增加一倍；Metcalfe定律網絡價值同網絡用戶數的平方成正比；9計算機技術的發(fā)展微電子技術計算機技術通信技術10節(jié)能Powersavings數字生活Digitallife泛在傳感器網絡UbiquitousSensorNetworks(USN)高性能視頻會議High-PerformanceVideoConferencing數字安全Sybersecurity下一代網絡及功效Next-GenerationNetworksandEnergyEfficiency遠距離協作工具RemoteCollaborationTools智能傳送網IntelligentTransportSystems(ITS)……ITU-T近年關注的熱門話題信息的生成、獲取、存儲、傳輸、處理及其應用是現代信息科學的六大組成部分。11機械式計算機的發(fā)展12電子技術和半導體技術的誕生電子管(vacuumtube)時代晶體管(transistor)時代第一個晶體管的誕生2023/1/1413第一代電子管計算機ENIAC14/53第一臺存儲程序計算機EDSAC采用穿孔紙帶輸入、電傳打字機輸出，水銀延遲線作為存儲器，并使用二進制計數方式。15第二代:晶體管計算機1954年，美國貝爾實驗室研制成功第一臺使用晶體管線路的計算機，取名“催迪克”（TRADIC-TransistorizedAirborneDigitalComputer），裝有800個晶體管。16從分立到集成第一塊IC誕生之后，基爾比在IRE(美國無線電工程師學會)的一次會議上宣布了“固體電路”(Solidcircuit)的出現，這就是以后的“集成電路”的代名詞。17第三代計算機：集成電路組裝18GordonMoore：Intel的創(chuàng)始人之一IC技術：SSI/MSI→LSI→VLSI→ULSI→GLSI→

……晶圓尺寸：100mm→125mm→150mm→200mm→ 300mm→400mm→

……特征尺寸：3μm→2μm→1.2μm→0.8μm→0.5μm→0.35μm→

0.25μm →0.18μm→0.13μm→90nm→65nm→45nm→

……19IntelCorei7四核處理器20系統(tǒng)級芯片(SOC)技術系統(tǒng)知識

(硬件與軟件)電路設計知識

(DAC、ADC等)制造工藝知識

(90nm,65nm,45nm)晶圓工藝知識

(300mm晶圓)A/DA/D數字射頻處理器數字濾波與控制混合信號處理器

數字基帶混合信號處理器軟硬件協同設計及驗證技術IP核生成和復用技術超深亞微米工藝及納米IC設計技術21片上網絡(NOC)技術P:處理器M:存儲器C:緩存Rni:網絡接口S:交換開關Dsp:核Re:可重構邏輯L:專用邏輯22計算機發(fā)展的主要階段第零代（1642~1945年）機械計算器和繼電器計算器第一代（1946～1955年）電子管計算機以電子管為邏輯部件，以陰極射線管、磁芯和磁鼓等為存儲手段。軟件采用機器語言，后期采用匯編語言。第二代（1955～1965年）晶體管計算機以晶體管為邏輯部件，內存用磁芯，外存用磁盤。軟件廣泛采用高級語言，并出現了早期的操作系統(tǒng)。第三代（1965～1980年）集成電路計算機以中小規(guī)模集成電路為主要部件，內存用磁芯、半導體，外存用磁盤。軟件廣泛使用操作系統(tǒng)，產生了分時、實時等操作系統(tǒng)和計算機網絡第四代（1980年至今）個人計算機以LSI、VLSI為主要部件，以半導體存儲器和磁盤為內、外存儲器。在軟件方法上產生了結構化程序設計和面向對象程序設計的思想。網絡操作系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)得到廣泛應用。微處理器和微型計算機也在這一階段誕生并獲得飛速發(fā)展。第五代無所不在的計算機生物計算機、模糊計算機、光計算機、量子計算機、超導計算機、……2324嵌入式(計算機)系統(tǒng)嵌入式微處理器外圍硬件設備嵌入式操作系統(tǒng)用戶應用程序25嵌入式系統(tǒng)的定義IEEE定義devicesusedtocontrol,monitor，orassisttheoperationequipment,machineryorplants國內普遍認同的定義

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（MCU、SoC）板級（單板、模塊）設備級（工控機）EmbeddedSystemEmbeddedComputerSystemEmbeddedReal-timeSystemEmbeddedDevice26以應用為中心軟、硬件可裁剪對體積、功耗、實時性、可靠性、功能、成本等有嚴格約束嵌入式系統(tǒng)的特點27硬件軟件開發(fā)系統(tǒng)嵌入式處理器存儲器系統(tǒng)外部接口EMPUEMCUEDSPESoCEPSoC程序ROM數據RAM參數EEPROMNVRAM并行接口串行接口音視頻接口

網絡接口嵌入式操作系統(tǒng)應用軟件VxWorksμc/OSWindowsCE嵌入式Linux編譯器鏈接器調試器集成軟件環(huán)境硬件工具仿真器編程器在線調試工具外圍設備鍵盤LCD存儲設備音頻設備專用設備嵌入式系統(tǒng)的組成28293031嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢網絡化、支持分布式計算可編程、可在線