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盡管高科技市場(chǎng)的發(fā)展起伏不定，但是嵌入式行業(yè)卻一直持續(xù)強(qiáng)勁地發(fā)展，在復(fù)雜性、有用和高效等方面都達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度。隨著嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)展，如：手機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、PDA、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)等等，要定義“嵌入式”這個(gè)概念本身正變得越來(lái)越困難。不過(guò)有一點(diǎn)可以肯定，那就是嵌入式領(lǐng)域內(nèi)的諸多應(yīng)用對(duì)諸如性能、價(jià)格、功耗等各項(xiàng)指標(biāo)有著各種不用的要求。為了適應(yīng)這些不同要求，直接驅(qū)動(dòng)各種應(yīng)用的處理器也在同時(shí)迅速發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，過(guò)去的十年中，ARM處理器已經(jīng)從簡(jiǎn)單的ARM7TDMI內(nèi)核發(fā)展到了最新的ARM11EJ-S內(nèi)核。</P><P> 從根本上來(lái)說(shuō)，一個(gè)處理器(或處理器公司)的生存與成功取決于顧客的滿意度。而顧客的滿意度又由許多數(shù)量和質(zhì)量上的因素決定。質(zhì)量因素包括客戶關(guān)系、技術(shù)支持、客戶服務(wù)、新品開(kāi)發(fā)、公司的穩(wěn)定性以及豐富的產(chǎn)品線等等。盡管很難用這些彈性指標(biāo)來(lái)對(duì)不同的處理器提供商進(jìn)行具體比較，但有一個(gè)事實(shí)，那就是多數(shù)的處理器提供商（包括IP和芯片商）在上述各個(gè)方面都做得不是很令人滿意。特別對(duì)于IP提供商來(lái)說(shuō)，要做到這些似乎更加困難，因?yàn)樗麄兪紫纫私饪蛻舻母鞣N不同要求。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，一個(gè)IP提供商需要既能夠?yàn)橛兄S富芯片制造經(jīng)驗(yàn)的大公司提供技術(shù)支持，同樣要能夠?yàn)槟切o(wú)工廠、沒(méi)有任何制造經(jīng)驗(yàn)的新興設(shè)計(jì)公司提供足夠的幫助。 </P><P> 嵌入式領(lǐng)域?qū)μ幚砥鞯男枨蠓治?lt;/P><P> 雖然某些定量指標(biāo)可以幫助用戶在不同的處理器之間進(jìn)行比較，但是作一次詳盡的分析比較仍然更為重要。這些需要仔細(xì)衡量的因素包括：性能分析、功耗和效率分析、開(kāi)發(fā)工具支持以及價(jià)格（要從設(shè)備和系統(tǒng)角度全面考慮）。</P><P> 嵌入式領(lǐng)域內(nèi)有許多種處理器性能分析方法，比如執(zhí)行一段指定程序的速度。當(dāng)然，在選擇處理平臺(tái)時(shí)，最理想的測(cè)試向量應(yīng)該是應(yīng)用程序自己；在滿足工作要求的條件下，價(jià)格最低、功耗最小的那一個(gè)就是用戶所需要的。但是這樣的性能分析方法很難實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)樾枰劝延脩舫绦蛟诟鞣N不同的硬件平臺(tái)上進(jìn)行移植和優(yōu)化，這個(gè)工作量會(huì)相當(dāng)?shù)捏@人。尤其在眾多的處理器當(dāng)中進(jìn)行初選的時(shí)候，這樣的方法更不可行。</P><P> 目前，終端用戶可以使用的測(cè)試向量非常之多，問(wèn)題是如何正確選擇最為接近目標(biāo)應(yīng)用的測(cè)試向量。換句話說(shuō)，要先對(duì)最終應(yīng)用程序在待選平臺(tái)上的運(yùn)行情況和測(cè)試目的有明確的預(yù)期，然后再有針對(duì)性地挑選符合要求的特定測(cè)試向量。</P><P> 如今適用范圍最廣(但不是最流行)的測(cè)試向量是Dhrystone。但是EEMBC驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室（EEMBC Certification Labs, 即ECL）的最新研究表明，Dhrystone不僅不適于當(dāng)作嵌入式系統(tǒng)的測(cè)試向量，甚至在其他大多數(shù)場(chǎng)合下都不適合進(jìn)行應(yīng)用。Dhrystone有許多漏洞，例如：易被非法利用、人為痕跡明顯、代碼長(zhǎng)度太短、缺乏驗(yàn)證及標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行規(guī)則等等。</P><P> 現(xiàn)在越來(lái)越流行的測(cè)試向量是業(yè)界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的EEMBC測(cè)試向量。EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)是一個(gè)非贏利性的機(jī)構(gòu)，專(zhuān)門(mén)致力于幫助設(shè)計(jì)人員快速有效地選擇處理器。該協(xié)會(huì)到目前為止一共發(fā)布了46個(gè)性能測(cè)試向量，分別應(yīng)用于電信、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品、辦公設(shè)備和汽車(chē)電子這五大領(lǐng)域(更多詳細(xì)信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)<img align=absmiddle src=pic/url.gif border=0><a target=_blank href=http://www.eembc.org/about.asp> www.eembc.org/about.asp</a>)。 EEMBC另外一個(gè)重要的功能是為所有的測(cè)試向量發(fā)布一個(gè)正式的測(cè)評(píng)結(jié)果認(rèn)證。這樣就有效地保證了該組織的權(quán)威性。 </P><P> EEMBC 一般使用兩種測(cè)評(píng)方法：標(biāo)準(zhǔn)型的(out-of-the-box)和全定制型的( full-fury)。標(biāo)準(zhǔn)型方法允許用戶使用各類(lèi)代碼編譯器選項(xiàng)設(shè)置、但不可以改變測(cè)試向量的源代碼。主要目的是測(cè)試處理器和響應(yīng)編譯器的能力。與之相反，全定制型方法則允許修改測(cè)試向量的代碼，用戶可以從性能最優(yōu)的角度考慮，使用匯編、專(zhuān)用庫(kù)函數(shù)、硬件加速程序等各種可能的有效手段，目的是測(cè)試該處理器的最大性能指標(biāo)。如果用這兩種方法測(cè)試下來(lái)的結(jié)果相差很大，說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在使用該處理器的時(shí)候，針對(duì)性的移植工作量將會(huì)很大。反之，如果兩者的差別很小，那么就說(shuō)明很小的代碼改動(dòng)(甚至可能只需要作一些編譯器優(yōu)化設(shè)置)就可能帶來(lái)大幅度的性能提高。 </P><P> 多種嵌入式處理器大比拼 </P><P> 分析和比較處理平臺(tái)既是一門(mén)科學(xué)，也是一門(mén)藝術(shù)。說(shuō)它是科學(xué)，因?yàn)樗v究求實(shí)事求是；說(shuō)它是藝術(shù)，因?yàn)闇y(cè)試向量的設(shè)計(jì)和比較方法的確定充滿了變數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)：圖1比較了幾種不同處理器的性能。乍一看，摩托羅拉MPC7455顯然是最好的一款處理器；對(duì)于蘋(píng)果電腦或高端的網(wǎng)絡(luò)路由器應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這的確是對(duì)的。但是再問(wèn)一下，您會(huì)選擇哪一個(gè)作為手機(jī)的處理器呢？圖1中各點(diǎn)表明了單位功耗下各處理器的性能比較。很明顯，對(duì)于像手機(jī)這樣的電池供電設(shè)備來(lái)說(shuō)，ARM1020E是最好的選擇。</P><P> 有時(shí)候，通過(guò)歸一化測(cè)試向量，用頻率來(lái)對(duì)不同的處理器做比較會(huì)比較容易。與之相對(duì)應(yīng)的是，還可以用每MHz處理器完成的循環(huán)或迭代數(shù)來(lái)進(jìn)行比較，這種方法能幫助統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)每個(gè)指令花費(fèi)的平均周期數(shù)（CPI ）或每個(gè)周期能夠完成的指令數(shù)（IPC）。顯然，IPC是一個(gè)有用的指標(biāo)，因?yàn)樗蕴幚砥髅總�(gè)時(shí)鐘周期可以完成的工作量表示了該處理器的效率，這對(duì)于用電池供電的應(yīng)用來(lái)說(shuō)十分有用。當(dāng)然，將測(cè)試向量歸一化進(jìn)行比較會(huì)抹殺掉一些處理器架構(gòu)體系方面的特性。設(shè)計(jì)各種不同架構(gòu)體系的目的是在面對(duì)特定應(yīng)用的時(shí)候，處理器能有更高的效率。例如，某些內(nèi)核被設(shè)計(jì)成帶有很長(zhǎng)的流水線和很復(fù)雜的存儲(chǔ)器控制系統(tǒng)，目的是為了提高頻率性能，在一定的時(shí)間可以內(nèi)完成更多的工作。</P><P> ARM處理器微體系結(jié)構(gòu)的演變 </P><P> 圖2描述了ARM處理器結(jié)構(gòu)發(fā)展的過(guò)程，從一個(gè)簡(jiǎn)單的三級(jí)流水線到先進(jìn)的８級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。有趣，或者說(shuō)令人驚訝的是，用單個(gè)的時(shí)鐘來(lái)對(duì)這些處理器進(jìn)行比較，性能差別非常的小。然而，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，ARM11顯然是ARM家族中性能最強(qiáng)的一個(gè)系列。這是因?yàn)锳RM7TM 通常只能在200MHz以下的頻率運(yùn)行，而在0.13微米工藝下，ARM11TM的運(yùn)行頻率高達(dá)500-700MHz，自然就帶來(lái)了更為強(qiáng)大的性能。 </P><P> ARM處理器在增加流水線級(jí)數(shù)的同時(shí)，還在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了別的改進(jìn)。比如在ARM1026EJ-STM內(nèi)核里面，利用一個(gè)返回堆棧，可以減少子程序返回時(shí)的流水線刷新時(shí)間，從而極大地提高了系統(tǒng)性能。 </P><P> EEMBC的測(cè)試結(jié)果表明這種返回堆棧能夠提供平均1.1%的性能提高，在某些特殊的應(yīng)用中，這個(gè)數(shù)字還會(huì)增加。事實(shí)上，EEMBC的大多數(shù)測(cè)試向量并不使用太多的子程序，因而在一定程度上低估了這個(gè)返回堆棧的作用。 </P><P> ARM11中另一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，是靜、動(dòng)態(tài)組合的跳轉(zhuǎn)預(yù)判。ARM11包含一個(gè)64端口、4種狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址緩存，用來(lái)存儲(chǔ)最近使用過(guò)的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址。靜態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)判處理那些動(dòng)態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)判沒(méi)有在目標(biāo)地址緩存里面找到的地址。通過(guò)EEMBC的測(cè)試結(jié)果分析，使用靜態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)判可以正確判斷出77%的跳轉(zhuǎn)地址，使用動(dòng)態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)判可以達(dá)到88%的正確率，而如果把靜態(tài)和動(dòng)態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)判組合使用，則有92%的跳轉(zhuǎn)地址可以被正確預(yù)判。顯然這將會(huì)極大地提高IPC指標(biāo)，尤其是對(duì)那些存在許多條件跳轉(zhuǎn)指令的測(cè)試向量或應(yīng)用程序。 </P><P> 除了那些架構(gòu)及微體系技術(shù)繼續(xù)發(fā)展之外，還有許多其他方法被用來(lái)提高處理器的性能。例如，新的ARM11支持單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）指令，可以使某些算法的運(yùn)算速度提高2-3倍。通過(guò)AMBA總線加入的特殊協(xié)處理器甚至可以使系統(tǒng)性能提高得更多。例如Amphion公司的一個(gè)JPEG2000編碼器，使用通用ARM處理器，可以滿足實(shí)時(shí)壓縮尺寸超過(guò)電視標(biāo)準(zhǔn)圖像的要求。
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狀 態(tài)：
離線
公司簡(jiǎn)介
產(chǎn)品目錄
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公司名稱(chēng)：
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中華工控網(wǎng)
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| 聯(lián) 系 人： |
客服中心
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| 電 話： |
0755-26546361
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| 傳 真： |
0755-26585268 |
| 地 址： |
深圳市南山區(qū)創(chuàng)業(yè)路現(xiàn)代城華庭1棟6A |
| 郵 編： |
518054 |
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