嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)及比較分析

嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到當(dāng)今各個(gè)領(lǐng)域，與我們的生活息息相關(guān)，小到掌上的數(shù)字產(chǎn)品，大到汽車(chē)、航天飛機(jī)。

提到嵌入式系統(tǒng)我們很快會(huì)聯(lián)想到單片機(jī)，不錯(cuò)，MCU是最基礎(chǔ)和常用的嵌入式系統(tǒng)，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS等其他嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。嵌入式系統(tǒng)與模擬電路或其他功能電路組成的SoC(System on Chip，片上系統(tǒng))或SiP(System in Package，系統(tǒng)級(jí)封裝)在手機(jī)、機(jī)頂盒等功能復(fù)雜的產(chǎn)品上的應(yīng)用也越來(lái)越多。

總的來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

·由8位處理向32位過(guò)渡

·由單核向多核過(guò)渡

·向網(wǎng)絡(luò)化功能發(fā)展

·MCU、FPGA、ARM、DSP等齊頭并進(jìn)

·嵌入式操作系統(tǒng)呈多元化趨勢(shì)

所有的嵌入式處理器都是基于一定的架構(gòu)的，即IP核(Intellectual Property，知識(shí)產(chǎn)權(quán))，生產(chǎn)處理器的廠家很多，但擁有IP核的屈指可數(shù)。有自己的IP核，光靠賣(mài)IP核即可坐擁城池。

嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)有專(zhuān)有架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)之分，在MCU(微控制器)產(chǎn)品上，像瑞薩(Renesas)、飛思卡爾(Freescale)、NEC都擁有自己得專(zhuān)有IP核，而其他嵌入式處理器都是基于標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。本文討論僅討論標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)有兩大體系，目前占主要地位的是所謂RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))處理器。RISC體系的陣營(yíng)非常廣泛，從ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是屬于RISC處理器的范疇。不過(guò)這些處理器雖然同樣是屬于RISC體系，但是在指令集設(shè)計(jì)與處理單元的結(jié)構(gòu)上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平臺(tái)上所開(kāi)發(fā)的軟件無(wú)法直接為另一硬件平臺(tái)所用，而必須經(jīng)過(guò)重新編譯。

其次是CISC(Complex Instruction Set Computer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))處理器體系，我們所熟知的Intel的X86處理器就屬于CISC體系，CISC體系其實(shí)是非常低效率的體系，其指令集結(jié)構(gòu)上背負(fù)了太多包袱，貪大求全，導(dǎo)致芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度被極大的提升。過(guò)去被應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)的X86處理器，多為舊世代的產(chǎn)品，比如說(shuō)，工業(yè)計(jì)算機(jī)中仍可常見(jiàn)數(shù)年前早已退出個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的Pentium3處理器。由于此世代的產(chǎn)品效能與功耗比可以說(shuō)是過(guò)去X86體系的甜蜜點(diǎn)，加上已經(jīng)被市場(chǎng)長(zhǎng)久驗(yàn)證，穩(wěn)定性高，故常被應(yīng)用于效能需求不高，但穩(wěn)定性要求高的應(yīng)用中，如工控設(shè)備等產(chǎn)品。