现在市场上具有嵌入式功能特点的处理器已经超过1000种,并随着市场应用需求不断的推出功能更全、或者是针对某种行业应用的产品,纵观市场来流行体系结构包括MCU,MPU、DSP、SoC片上系统等30多个系列。下面我们来通过分析几款常用嵌入式处理器性能和特点(嵌入式处理器类型),希望能给大家在产品开发和研制的时候起到一定的参考作用。
几款常用的常用嵌入式处理器性能
(1) ARM
它采用32位元精简指令集(RISC)架构或者复杂指令集CISC架构,流行的产品系列主要有ARM7、ARM9、 ARM9E、ARM10E、SecurCore及StrongARM ARM11系列。其中ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求,共有37个寄存器,通过它本身的代码开发优化可节省30%~40%以上的存储空间。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。
ARM处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能;大量使用寄存器,指令执行速度更快;指令长度固定。 支持Thumb/ARM双指令集,能很好的兼容8位/16位器件; 寻址方式灵活简单,执行效率高;大多数数据操作都在寄存器中完成等特点,得到广泛的应用,ARM公司也凭借其雄厚的资金实力,不断的开发出新的产品供业界参考,最近还有消息要进入服务器市场。
(2) 单片机
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力CPU、RAM、ROM、I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。常用单片机芯片包括:PIC、EMC、ATMEL、PHLIPIS 51LPC系列、HOLTEK、德州仪器等公司生产的单片机产品。
简单的说它就是一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,它是一种在线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,靠程序运行的并且可以修改。
单片机集成度高,一般最基本的配置包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口。同时由它开发的系统结构简单,使用方便,实现模块化;也易于二次开发,由于其本身的技术过硬它的可靠性高,可工作到10^6 ~10^7小时无故障; 并具有很好的数据处理力能,可以提供各种强大的功能,整个系统的运行速度快。成本第得到众多厂家的青睐。
(3) DSP
数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号的方法,这些信号由数字序列表示。DSP是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。
对元件值的容限不敏感,受温度、环境等外部因素影响小;容易实现集成;VLSI可以分时复用,共享处理器;方便调整处理器的系数实现自适应滤波;可实现模拟处理不能实现的功能:线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等;可用于频率非常低的信号等优点,相对也会存在相应的缺点,如它既然是数字信号处理器,硬件系统出来的是模拟信号,故需要模数转换;同时由于是模拟信号转成数字信号,为了让信号尽量不失真或者将失真降低到最低,采样频率就会有所限制,导致其处理频率范围有限,不然就会可能导致产生误差;数字系统由耗电的有源器件构成,没有无源设备可靠。这些确定随着电子元器件技术的发展以及芯片技术的发展,半导体器件的性能会得到进一步的提高,从而会让DSP处理器的误差降到最低,所以还是具有很好的市场前景。
DSP微处理器一般具有如下主要特点:在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法; 片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;快速的中断处理和硬件I/O支持;具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;可以并行执行多个操作; 持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行等多个特点。正是因为具备这些特点,显示出其强大的功能性能。
(4) MIPS
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器,其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题,是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU。MIPS的系统结构及设计理念比较先进,其指令系统经过通用处理器指令体系MIPS I、MIPS II、MIPS III、MIPS IV到MIPS V,嵌入式指令体系MIPS16、MIPS32到MIPS64的发展已经十分成熟。在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能,同时简化硬件设计。
A、在通用方面,MIPS R系列用于构建SGI的高性能工作站、服务器和超级计算机系统。
B、 在嵌入式方面,MIPS K系列是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一,其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。
(5) PowerPC
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