2,208 matches
-
tipice de astfel de procesoare sunt versiunile embedded ale procesoarelor pe 32 de biți Intel (386, 486, Pentium...Ă sau AMD (familia Elană, procesoarele IBM/Motorola PowerPC 850, 860, sau procesoarele bazate pe arhitecturi ARM (StrongARM, X-Scale, Cortexă. Toate aceste procesoare dispun de funcții de management al consumului de energie, reducând frecvența de funcționare în perioadele de inactivitate sau de activitate scăzută. Frecvențele de lucru sunt de ordinul zecilor sau sutelor de MHz. Memoria RAM este de obicei de tip static
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
periferice Pini I/O, interfețe SPI, I2C, I2S, UART Consum (U=5Vccă 300mA 700mA Dimensiuni 85.0x56.0mm x 15mm 85.0x56.0mm x 17mm Masă totală 31g 40g O critică adusă de anumiți utilizatori ai acestor sisteme este alegerea procesorului sistemului. Ambele modele dispun de un dispozitiv integrat de tip System-on-Chip (SoCĂ BCM2835 produs de firma Broadcom, a cărui structură este prezentată în figura 1.9. Acest dispozitiv include și un cip de memorie RAM atașat peste cipul procesor în
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
alegerea procesorului sistemului. Ambele modele dispun de un dispozitiv integrat de tip System-on-Chip (SoCĂ BCM2835 produs de firma Broadcom, a cărui structură este prezentată în figura 1.9. Acest dispozitiv include și un cip de memorie RAM atașat peste cipul procesor în tehnologia Package on Package (PoPĂ. Această soluție asigură reducerea dimensiunilor sistemului de calcul și contribuie la reducerea prețului total. Sistemul rulează rapid aplicațiile Linux, dar producătorul evită să colaboreze cu comunitatea dezvoltatorilor de soft open-source și liber pentru a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
avea o durată de viață a bateriei cât mai mare. Figura 1.14 Structura unei aplicații simple cu microcontroler - cântar electronic Capitolul 1 Noțiuni introductive Construcția și tehnologia sistemelor embedded 23 Un sistem embedded poate fi realizat și cu ajutorul unui procesor digital de semnal DSP (Digital Signal Processoră atunci când sunt necesare performanțe deosebite în ceea ce privește procesarea unor semnale audio sau video (filtrări, convoluții, anularea ecoului etc.Ă (ca în figura 1.15Ă. Procesorul digital de semnal este practic un microcontroler cu performanțe
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Un sistem embedded poate fi realizat și cu ajutorul unui procesor digital de semnal DSP (Digital Signal Processoră atunci când sunt necesare performanțe deosebite în ceea ce privește procesarea unor semnale audio sau video (filtrări, convoluții, anularea ecoului etc.Ă (ca în figura 1.15Ă. Procesorul digital de semnal este practic un microcontroler cu performanțe deosebite iar cerința principală impusă acestui sistem embedded este execuția cât mai rapidă a algoritmilor de procesare digitală. Figura 1.15 Dispozitiv procesor digital de semnal Un alt exemplu de dispozitiv
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
ecoului etc.Ă (ca în figura 1.15Ă. Procesorul digital de semnal este practic un microcontroler cu performanțe deosebite iar cerința principală impusă acestui sistem embedded este execuția cât mai rapidă a algoritmilor de procesare digitală. Figura 1.15 Dispozitiv procesor digital de semnal Un alt exemplu de dispozitiv complex System on Chip (sistem într-un cip de siliciuă, pentru utilizarea în aplicații aerospațiale, este LEON3-FT ([18]Ă, cu următoarele caracteristici: Procesor RISC tip SPARC V8 cu memorii cache separate pentru
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a algoritmilor de procesare digitală. Figura 1.15 Dispozitiv procesor digital de semnal Un alt exemplu de dispozitiv complex System on Chip (sistem într-un cip de siliciuă, pentru utilizarea în aplicații aerospațiale, este LEON3-FT ([18]Ă, cu următoarele caracteristici: Procesor RISC tip SPARC V8 cu memorii cache separate pentru date (8kBytesă și instrucțiuni (8kBytesă; Coprocesor calcule în virgulă mobilă conform standardului IEEE754; Controller de memorie externă PROM și SRAM cu magistrală de date pe 8/16/32 biți; Controller de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 27 2. Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded 2.1. Scurt istoric Unitatea centrală de prelucrare a datelor dintr-un sistem embedded modern este realizată fizic sub forma unui microcontroler sau procesor. Acesta din urmă poate fi un microprocesor sau un sistem complex de tip SoC (system on chipă sau SoP (system on packageă ce integrează în aceeași capsulă partea de procesare a datelor, memorie și, eventual, anumite dispozitive de intrare ieșire
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
performanțele microprocesoarelor au crescut spectaculos, ajungându-se în ziua de azi la microprocesoare pe 64 biți, cum ar fi Intel Core i7 sau AMD Opteron, ce realizează miliarde de operații pe secundă. Figura 2.1. Evoluția în timp a performanțelor procesoarelor În paralel, unități de procesare paralelă a datelor, cum sunt procesoarele video GPU de ultimă generație de la firmele nVidia și AMD, realizează deja viteze de ordinul zecilor de miliarde de operații pe secundă, prin utilizarea în paralel a sute de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
la microprocesoare pe 64 biți, cum ar fi Intel Core i7 sau AMD Opteron, ce realizează miliarde de operații pe secundă. Figura 2.1. Evoluția în timp a performanțelor procesoarelor În paralel, unități de procesare paralelă a datelor, cum sunt procesoarele video GPU de ultimă generație de la firmele nVidia și AMD, realizează deja viteze de ordinul zecilor de miliarde de operații pe secundă, prin utilizarea în paralel a sute de procesoare elementare ce execută aceleași operații asupra unui set mare de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
În paralel, unități de procesare paralelă a datelor, cum sunt procesoarele video GPU de ultimă generație de la firmele nVidia și AMD, realizează deja viteze de ordinul zecilor de miliarde de operații pe secundă, prin utilizarea în paralel a sute de procesoare elementare ce execută aceleași operații asupra unui set mare de date organizate matriceal. În figura 2.1 se prezintă evoluția în timp a Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 28 performanțelor unităților
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
în ultimii zece ani ritmul de creștere a performanțelor s-a mai diminuat, una din cauze fiind imposibilitatea creșterii nelimitate a frecvențelor de lucru (lungimea de undă începe să fie la un ordin de mărime comparabil cu dimensiunile fizice ale procesorului și intervin fenomene noiă iar cealaltă cauză este creșterea dramatică a puterii disipate, depășindu-se 100W per capsulă la procesoarele cu performanțe de top. 2.2. Tehnologii de creștere a performanțelor procesoarelor CISC-RISC Printre caracteristicile specifice unei arhitecturi RISC, inexistente
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a frecvențelor de lucru (lungimea de undă începe să fie la un ordin de mărime comparabil cu dimensiunile fizice ale procesorului și intervin fenomene noiă iar cealaltă cauză este creșterea dramatică a puterii disipate, depășindu-se 100W per capsulă la procesoarele cu performanțe de top. 2.2. Tehnologii de creștere a performanțelor procesoarelor CISC-RISC Printre caracteristicile specifice unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot fi menționate: Număr redus de instrucțiuni generale - este caracteristica definitorie a arhitecturii
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
ordin de mărime comparabil cu dimensiunile fizice ale procesorului și intervin fenomene noiă iar cealaltă cauză este creșterea dramatică a puterii disipate, depășindu-se 100W per capsulă la procesoarele cu performanțe de top. 2.2. Tehnologii de creștere a performanțelor procesoarelor CISC-RISC Printre caracteristicile specifice unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot fi menționate: Număr redus de instrucțiuni generale - este caracteristica definitorie a arhitecturii RISC, în opoziție cu numărul foarte mare de instrucțiuni cu formate diferite
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
unei arhitecturi RISC, inexistente la arhitectura cu set complex de instrucțiuni, pot fi menționate: Număr redus de instrucțiuni generale - este caracteristica definitorie a arhitecturii RISC, în opoziție cu numărul foarte mare de instrucțiuni cu formate diferite la CISC - de exemplu, procesorul Freescale HCS08 are peste 250 de instrucțiuni, iar ultimele modele din arhitectura Intel x86 au un număr record de peste 1000 de instrucțiuni, număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
ultimele modele din arhitectura Intel x86 au un număr record de peste 1000 de instrucțiuni, număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2 Evoluția în timp a numărului de instrucțiuni la procesoarele Intel x86 Instrucțiuni executate direct de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
număr uriaș, dacă Ținem cont că s-a plecat de la sub 100 de instrucțiuni (Intel8080Ă. Figura 2.2 Evoluția în timp a numărului de instrucțiuni la procesoarele Intel x86 Instrucțiuni executate direct de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 29 cât mai mult viteza procesorului trebuie să se lanseze în execuție cât mai
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
de către hardware fără interpretare prin microinstrucțiuni, mecanism specific procesoarelor CISC. Maximizarea ratei de lansare în execuție a instrucțiunilor - pentru a crește Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 29 cât mai mult viteza procesorului trebuie să se lanseze în execuție cât mai multe instrucțiuni în unitatea de timp. Principiul este aparent banal dar sugerează că paralelismul poate juca un rol semnificativ în creșterea performanțelor, pentru că lansarea un număr mare de instrucțiuni mai lente într-
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
contribuie la creșterea vitezei - instrucțiuni de lungime fixă, cu număr redus de câmpuri, cu cât mai puține formate. Set larg de registre de uz general - utilizabile atât pentru date cât și pentru adrese, în contrast cu numărul redus de registre ale unui procesor CISC (Intel 8080 are un registru acumulator și 6 registre de uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
utilizabile atât pentru date cât și pentru adrese, în contrast cu numărul redus de registre ale unui procesor CISC (Intel 8080 are un registru acumulator și 6 registre de uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip load-store - instrucțiunile care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
uz general, plus registrele dedicate indicator de stivă și numărător de program Ă. Procesoarele RISC moderne dispun de seturi de peste 32 de registre de uz general. Arhitectură de tip load-store - instrucțiunile care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
care procesează date pot utiliza doar registre interne ale procesorului și nu operează direct cu memoria. Există instrucțiuni separate care accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de numărul variabil de cicli de tact necesari executării instrucțiunilor unui procesor CISC. Harvard-von Neumann Accelerarea execuției programelor se obține și prin utilizarea de magistrale separate pentru date și instrucțiuni, arhitectură Harvard
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
accesează memoria, respectiv load pentru citirea datelor din memorie în registrele interne și store pentru scrierea în memorie din registrele procesorului. Execuția instrucțiunilor într-un singur ciclu de tact - spre deosebire de numărul variabil de cicli de tact necesari executării instrucțiunilor unui procesor CISC. Harvard-von Neumann Accelerarea execuției programelor se obține și prin utilizarea de magistrale separate pentru date și instrucțiuni, arhitectură Harvard, care evită blocajele unei magistrale unice de acces la memorie, specifică arhitecturii von Neumann (fig. 2.3Ă. Capitolul 2 Unitatea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
unei magistrale unice de acces la memorie, specifică arhitecturii von Neumann (fig. 2.3Ă. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 30 Figura 2.3 Diferența între arhitecturile Harvard și von Neumann Cache Procesorul accesează memoria în cursul fiecărei instrucțiuni măcar o dată, pentru aducerea instrucțiunii în registrul instrucțiune, și în multe cazuri apar accese suplimentare dacă instrucțiunea implică aducerea de operanzi sau rezultatul său trebuie stocat. Acest lucru arată că viteza de execuție a
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
suplimentare dacă instrucțiunea implică aducerea de operanzi sau rezultatul său trebuie stocat. Acest lucru arată că viteza de execuție a instrucțiunilor este strâns legată de timpul de acces la memorie. De-a lungul timpului, decalajul dintre viteza mai mare a procesorului și cea a accesului la memorie s-a accentuat, astfel că trebuie imaginate mecanisme de acces la memorie care să evite frânarea procesorului. Soluția este de a folosi o memorie de dimensiuni reduse, dar foarte rapidă, numită memorie cache, ca
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]