浅谈嵌入式处理器-HighSpeedNetworkLabNCTU-交通大学.PDFVIP

淺談嵌入式處理器 張耀中 曹世強 林盈達 國立交通大學資訊科學系 300 新竹市大學路 1001號 Tel: 03-5712121 ext. 56667 E-MAIL ：{ycchang,weafon,ydlin}@.tw 摘要 嵌入式處理器 (embedded processor) 是針對特定應用訂作的處理器。在嵌入 式系統 (embedded system)中，扮演著運算和資源管理的重要角色。但是嵌入式 系統的資源通常非常有限，因此處理器的設計成為是否能運用最低的成本，達到 最高的效能的關鍵。其設計考量集中在耗電量、程式碼密度 (code density) 、周 邊整合度 (peripheral integration) 以及硬體加速 (hardware acceleration) 四個方 面。近年來，嵌入式處理器已經慢慢的融入我們日常生活應用裡，其中網路設備 是最普遍的例子。然而設備廠商應該如何在眾多的處理器中作抉擇呢？文末我們 以 Intel 、Broadcom 、Samsung 這三家廠商所開發的產品及發展平台為例，分別 就規格、應用、 LAN/WAN支援能力及發展平台所支援的作業系統做比較，作為 設備廠商在選擇嵌入式處理器時的參考指標。從比較的結果中，我們可以看出周 邊整合度和硬體加速決定了嵌入式處理器在網路應用上支援的程度，而 Broadcom的處理器對於 LAN/WAN的連結能力較為優異，至於發展平台方面， Wind River 公司的VxWorks作業系統對於這三家廠商都有相當程度的支援。 關鍵字：嵌入式系統、嵌入式處理器、耗電量、程式碼密度、周邊整合度、硬體 加速 1 簡介 隨著資訊時代的來臨，嵌入式系統在各種應用的大力帶動下，可說是當紅炸 子雞。其中嵌入式處理器扮演著運算和資源管理的重要角色，舉凡無線手持裝置 如 PDA 、智慧型手機，資料儲存裝置如儲存裝置：RAID 、SAN 、SCSI ，甚至於 到路由器、無線網路基地台等網路設備都有一顆或是數顆嵌入式處理器在負責特 殊的任務。近年來，Motorola這家公司的 68000 架構在嵌入式處理器的市場大放 1 1 異彩，促使其他處理器的龍頭，像是 Intel 、ARM 、MIPS 紛紛加入嵌入式處理器 戰局的行列，這正也凸顯了這塊市場的重要性。 什麼是嵌入式處理器呢？它是一種特殊用途 (special purpose)的處理器， 換言之，是針對特定應用所量身訂作的處理器。相較於其他 (general purpose) 多 用途處理器而言，設計上除了有效能的考量外，最重要的是如何以最低的成本來 達到最高的效能，其中包括電源的消耗、製造的成本等等因素。舉例來說，目前 我們所使用的行動電話，在早期，通常由一顆簡單、耗電量低的嵌入式處理器， 同時處理人機介面 (Man Machine Interface)的運算及無線訊號的處理。然而，隨 著 3G行動通訊時代的來臨，手機除了要有基本的通訊功能外，還得滿足在多媒 體應用的大量運算需求，因此目前手機中，通常使用兩顆運算能力更高的嵌入式 處理器，來個別滿足這兩樣需求。然而數量增加，運算能力提升後，勢必對整體 資源（記憶體、耗電量、成本等等）帶來更大的負面衝擊。因此，凸顯了其設計 的重要。 在瞭解嵌入式處理器的定義之後，那究竟嵌入式處理器和多用途處理器到 底有什麼不同呢？表 1 列舉嵌入式處理器和多用途處理器在資源和功能上的差 異。 嵌入式處理器