基于DSP的Cellphone Analog Baseband RF Section Antenna Microphone Voice RF QPSK Signal Codec DSP Codec Modulator RF Conditioning Speaker Amplifier Neg Supply Keyboard PA Control ARM Supply Voltage Display Control PMOS IrDA Supervisor Switches Battery out out out Battery/Temp Analog Digital RF Monitor Section Section Section EN EN EN Power Management Integrated Power Supplies llxx@ustc.edu.cn 26/87
基于DSP的Cellphone llxx@ustc.edu.cn 26/87
计算机系统结构 USTC ·冯.诺依曼结构(von Neumann arch) -系统组成：ALU,Controller,Memory, 程序及数据 Input,Output - 程序指令和数据放在同一存储器的不同物理 位置，CPU通过同一条总线访问程序和数据， CPU 程序指令和数据的宽度是相同的 -存储程序(stored program):程序以数字形 式存在，可以与数据一样被读写 0i 哈佛体系结构(Harvard architecture) -程序与数据有单独的存储器，它们通过不同 的总线来访问 程序 数据 · 首先到程序指令存储器中读取程序指令，解码后得 到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据， 执行指令。 ·在执行一条指令的同时可以预先读取下一条指令 CPU -指令和数据可以有不同的数据宽度 ·如PIC的程序指令是14位，而数据是8位 llxx@ustc.edu.cn 27/111
计算机系统结构 • 冯.诺依曼结构（von Neumann arch） –系统组成：ALU，Controller, Memory, Input, Output –程序指令和数据放在同一存储器的不同物理 位置，CPU通过同一条总线访问程序和数据， 程序指令和数据的宽度是相同的 –存储程序(stored program)：程序以数字形 式存在，可以与数据一样被读写 程序及数据 llxx@ustc.edu.cn 27/111 • 哈佛体系结构（Harvard architecture） –程序与数据有单独的存储器，它们通过不同 的总线来访问 • 首先到程序指令存储器中读取程序指令，解码后得 到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据， 执行指令。 • 在执行一条指令的同时可以预先读取下一条指令 –指令和数据可以有不同的数据宽度 • 如PIC的程序指令是14位，而数据是8位 程序 数据
处理器ISA ·CISC -Intel推出MCS-48、MCS-51(1980)、MCS-96系列 。 20世纪80年代中期以后，Intell以专利转让的形式把8051内核 给了许多半导体厂家 -如AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS等。 一 这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与 MCS-51指令系统兼容的单片机。 应用：控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控 制系统 ·RISC -Microchip的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的 AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机 一应用：控制关系较简单的小家电 ·VLIW -TI DSP处理器 llxx@ustc.edu.cn 28/87
处理器ISA • CISC – Intel推出MCS-48、MCS-51(1980)、MCS-96系列 • 20世纪80年代中期以后，Intel以专利转让的形式把8051内核 给了许多半导体厂家 – 如AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS等。 – 这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与 MCS-51指令系统兼容的单片机。 – 应用：控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控 llxx@ustc.edu.cn 28/87 – 应用：控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控 制系统 • RISC – Microchip的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的 AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机 – 应用：控制关系较简单的小家电 • VLIW – TI DSP处理器
复杂指令集计算机CSC ·背景： 一存储资源紧缺，设置一些功能复杂的指令以减少完成一个任务所 需的指令数目 一增强指令功能，通过减少程序中指令数达到提高运行速度的目的 ·特点： 一指令格式不固定，指令可长可短，操作数可多可少 一寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器 一使用微代码。指令集存储在控存里（比主存的速度快很多） 一允许设计师实现CSC体系机器的向上相容 ·新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集 -微程序指令的格式与高阶语言相匹配，因而编译器的设计较简单 -CPI>5,指令越复杂，CPI越大 一中断响应时间难于预期，实时性不好 llxx@ustc.edu.cn 29/111
复杂指令集计算机CISC • 背景： – 存储资源紧缺，设置一些功能复杂的指令以减少完成一个任务所 需的指令数目 – 增强指令功能，通过减少程序中指令数达到提高运行速度的目的 • 特点： – 指令格式不固定，指令可长可短，操作数可多可少 – 寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器 llxx@ustc.edu.cn 29/111 – 寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器 – 使用微代码。指令集存储在控存里（比主存的速度快很多） – 允许设计师实现CISC体系机器的向上相容 • 新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集 – 微程序指令的格式与高阶语言相匹配，因而编译器的设计较简单 – CPI > ５，指令越复杂，CPI越大 – 中断响应时间难于预期，实时性不好
8051单片机 8位CPU - 111条指令，大部分为单字节指令 - 21个专用寄存器 一逻辑操作位寻址功能 - 4 kbytes程序存储器(ROM)） -128 oytes的数据存储器(RAM) - 5个中断源，2个优先级 ·两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断 - 2个可编程定时/计数器(16位) -32条I/O口线(4*8bits并口(P0、P1、P2或P3)) 一个全双工串行通信口 。 外部ROM:程序存储器寻址空间64kB 。 外部RAM:数据存储器寻址空间64kB 双列直插40 PinDIP封装 单一+5V电源供电 工作频率为2~12MHZ llxx@ustc.edu.cn
8051单片机 • 8位CPU – 111条指令，大部分为单字节指令 – 21个专用寄存器 – 逻辑操作位寻址功能 – 4kbytes 程序存储器(ROM) – 128bytes的数据存储器(RAM) – 5个中断源，2个优先级 • 两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断 llxx@ustc.edu.cn 30/87 • 两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断 – 2个可编程定时/计数器（16位） – 32条I/O口线（4*8bits并口(P0、 P1、P2或P3) ） – 一个全双工串行通信口 • 外部ROM：程序存储器寻址空间64kB • 外部RAM：数据存储器寻址空间64kB • 双列直插40PinDIP封装 • 单一+5V电源供电 • 工作频率为2～12MHz