非标准化
接口非常复杂
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
注意！在嵌入式系统中，对于处理器没有集成、但 桌面计算机系统中，CPU具有总线功能，但不包括其他的 是系统需要的部件，也可以通过外部扩展的方式实 设备，一些构建系统基本的部件由主板的芯片组提供。 现。但是本着嵌入式系统设计中性价比最高的原则， 一些外部的设备（如串口、定时器、中断控制器）可能 应该首先选择最适用（即内部功能模块最满足应用 做在南桥中，而内存控制器、显示接口（AGP）常由北 需求）的处理器，而不是确定了一个控制器之后再 桥完成。 进行扩展。 嵌入式系统中处理器的集成度大都很高。一些基本的设 备如通用可编程输入输出端口（GPIO）、定时器、中断 控制器，通常都集成在处理器当中。一些嵌入式处理器 甚至包含内存，只需要在外部扩展简单的电路，就可以 组成系统。
嵌入式系统的非标准化使得嵌入式的硬 件工程师有了更大的发挥空间，同时也 要求嵌入式工程师需要拥有较高的专业 素质。
非标准化
接口非常复杂
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同 嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高
•有多种接口选择：I2C、SPI、蓝牙、 红外、CAN总线等等。 •嵌入式系统的设计者只有具备了广 泛的知识，才能选择出最合适的硬件， 设计出性价比最高的系统。
处理器地址空间 0x0 ROM PC 程序计数器
RAM
IO映射
冯·诺依曼体系内存结构模型
存储器 指令寄存器 控制器 程序 指令0 指令1 指令2 指令3 指令4 数据通道 输入 中央处理器 输出
数据
数据0 数据1 数据2
哈佛体系内存结构模型
地址 指令寄存器 控制器 指令
程序存储器
指令0 指令1 指令2
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
CPU对内存的两 种基本操作： •取指令 运算器 •读写内存
控制器 CPU 寄存器 ROM RAM
数据总线
地址总线
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
指令和数据的概念，只有处理器才会 去做区分。对于内存而言，并不会区 数据总线 分指令还是数据，只是在相应的位置 （也就是内存的地址）放入的二进制 的代码。


计算机系统的一般运行原理 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统硬件结构
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
数据总线
控制器 CPU 寄存器
地址总线
ROM
RAM
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
•控制器的功能是控制处 理器，如取指令、译码、 数据总线 执行指令、读写内存等； •运算器主要是在处理器 地址总线 的内部完成运算（算术 运算、位运算）操作， 一般只和寄存器打交道； •寄存器为处理器提供内 部的临时存储空间，它 ROM RAM 是处理器和内存的媒介。
单片机可以理解成嵌入式系统的低端应用
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1. 嵌入式系统的定义与特点？ 嵌入式系统一般由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌

入式操作系统（可选），以及用户的应用软件系统等四 2.单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 个部分组成。 者之间的关系如何？
3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？
编译 应用程序 软件部分 操作系统 开发环境

“专用性”-软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小 3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？ 软、硬件配置等。 “计算机系统”-是能满足对象系统控制要求的计算机 系统，必须配置有与对象系统相适应的接口电路。
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1.嵌入式系统的定义与特点？
2.单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 者之间的关系如何？

地址 数据通道 输入 中央处理器 数据 输出
数据存储器
数据0 数据1 数据2
各种体系结构处理器的差别
处理器每次执行的指令的长度（1、2、4或者8字节）； 处理器指令可以完成的功能； 处理器执行一条指令所占用的时间单位； 指令系统是RISC还是CISC；
处理器可访问的地址空间大小；
处理器IO端口使用单独的空间，还是使用内存的地址空 间（x86处理器一般为前者）； 处理器是否具有流水线等。
地址总线
内存 运算器
指令
控制器
地址
数据（只读）
CPU
数据（读写）
寄存器 ROM RAM
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
程序计数器在系统复位后， 指向的内容是内存的某一个 点区域，处理器从该处的内 存依次取出指令，然后译码、 执行。处理器在执行完一条 指令之后，将自动将程序计 数器寄存器的内容增加一个 单位，然后根据其地址自动 执行下一条指令。
小结
计算机系统由处理器、内存、总线等主要部件组成。
处理器对内存的基Βιβλιοθήκη 操作包括读取指令和读写数据。指令操作的基本操作包括读写内存，处理寄存器中的 数据，跳转到某个位置执行指令。 处理器所能访问的地址空间包括：只读存储器、随机 存储器、IO端口、处理器特殊功能寄存器的地址映射。
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同 嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高
0x0 指令操作一般包括： PC ROM 程序计数器 •读写内存（处理器操 作内存） •处理寄存器中的数据 RAM （处理器不操作内存） •跳转到某个位置执行 指令（给PC 赋值） IO映射 •上述操作的组合
处理器地址空间
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
处理器将所有的内存映 射到自己的地址空间中。 对于实际内存（RAM和 ROM等）的映射比较简 单，即为根据地址总线 和片选信号为一定大小 的内存分配一个固定的 地址区域，在操作的时 候使用区域地址+内存内 部地址来操作内存的每 一个位置。
下载和调试
嵌入式 处理器 外围硬件
硬件部分
课前提问
1.嵌入式系统和一般的计算机系统在硬件组 成结构上有哪些异同之处？ 2. 什么是嵌入式最小系统？一般常见的最小 系统由哪些部分组成？ 3. 嵌入式系统常见的扩展部件有哪些？
提纲
嵌入式系统组成原理
嵌入式最小系统
嵌入式系统扩展
2.1 嵌入式系统组成原理
嵌入式系统
第2课 嵌入式系统硬件组成
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本课程教学要求
嵌入式系统应用领域
嵌入式系统概念
嵌入式系统发展历程
嵌入式系统构成要素
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1.嵌入式系统的定义与特点？
嵌入式系统：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统” 2. 单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 “嵌入性” -必须满足对象系统的环境要求 者之间的关系如何？
序，技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向 是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制 能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、 控制能力与控制的可靠性。

通用计算机系统需要支持大量的、需求多样的应用程 3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？