嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析

嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。

提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS等其他嵌入式系统应用越来越广泛。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip，片上系统)或SiP(System in Package，系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。

总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点：

·由8位处理向32位过渡

·由单核向多核过渡

·向网络化功能发展

·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进

·嵌入式操作系统呈多元化趋势

所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP核(Intellectual Property，知识产权)，生产处理器的厂家很多，但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核，光靠卖IP核即可坐拥城池。

嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU(微控制器)产品上，像瑞萨(Renesas)、飞思卡尔(Freescale)、NEC都拥有自己得专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。

标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系，但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用，而必须经过重新编译。

其次是CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)处理器体系，我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系，CISC体系其实是非常低效率的体系，其指令集结构上背负了太多包袱，贪大求全，导致芯片结构的复杂度被极大的提升。过去被应用在嵌入式系统的X86处理器，多为旧世代的产品，比如说，工业计算机中仍可常见数年前早已退出个人计算机市场的Pentium3处理器。由于此世代的产品效能与功耗比可以说是过去X86体系的甜蜜点，加上已经被市场长久验证，稳定性高，故常被应用于效能需求不高，但稳定性要求高的应用中，如工控设备等产品。