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某个处理器会一统天下?

Robert Cravotta?? Embedded Insights公司?? 2013年01月05日 ?? 收藏2

恩智浦半导体公司微控制器业务架构与系统高级总监Rob Cosaro表示,该公司的基准测量研究表明,当在一只Cortex-M0级处理器上运行一个8051 上的相同算法时,代码密度下降了50%。但如果基准测试不能反映出设计实际使用的代码,那就只是个花招而已。例如,EEMBC(嵌入微处理器基准联盟)的Coremark中包含了用于测试8位、16位和32位CPU的函数,但你不会考虑在一只8位器件上运行像双链接表和矩阵运算这类函数。

当一只8 位处理器的使用超出了其理想区域时, 32 位甚至16 位处理器就有了提供更好代码密度的机会,例如运行数据大于8位(因为需要多次数据访问才能操作一个数据);工作数据集超过了16KB~64KB地址空间;工作在高时钟速率(高于20MHz~50 MHz ),甚至要支持繁重的网络通信栈。在这些情况下,应用可能无法与8位处理器相配合,因为几年来,与维护有关的功能增长已经逐渐进入了系统。

在能量敏感的嵌入式设计中,微控制器大部分时间处于小功率的睡眠模式, 定期唤醒来完成其任务。与代码密度情况类似,如果8位微控制器做的任务失配,32位微控制器就能够以足够快的速度做唤醒并完成任务,然后返回睡眠状态,而消耗的能量少于8位器件。

8位微控制器较可能替代它的32位处理器有一个关键性优点,这就是8位器件能够以一个高的成本效率和能效水平完成工作,而这方面32位要替代8位器件还有几年时间。小型处理器细分市场的兴奋点定位在最小处理器,把成本与能耗推到了可能的极限。我们所称的小功率是一个不断在变化的目标。在支持那些小型任务方面,较小数据宽度将总是明显领先于较宽的数据宽度。

在相同价格和功耗性能的8位和32位器件之间做选择时,还有一个数据表上没有,却有一定影响的因素:行业专业知识。虽然做8位器件编程可能要熟练掌握汇编甚至C语言,但一名开发人员最重要的还是行业知识。

想想为什么COBOL程序仍有需求,尽管大多数人把COBOL看作一种已被淘汰的编程语言。这种语言很直观,易于理解。对专业COBOL程序员的假设(也是他们的价值所在)是他们了解COBOL程序要解决的商务问题。

同样,8位微控制器所面对的问题不同于32位器件,并且32位系统开发人员面临的行业领域也不同于8位开发人员。例如,一个正确的8位应用不存在难以处理的存储器限制,因为应用能完全理解并填满架构的自然极限。32位应用可以处理多得多的不确定性,可以通过动态存储方式利用和管理更大的存储空间,而8位开发人员根本不用考虑这种方式。

数据的大小应反映出处理器的自然位数,对一款并未设计浮点运算的器件,不应用于密集地处理大量浮点运算。8位处理器最适合用于简单或约束性任务。采用操作系统和中间件的系统是为了提高开发人员效率,因为系统太复杂,不能从头开发,而从头建立一个简单的日程表则相对简单直接。

最终,每种类型的处理器架构都需要设计者在建立系统时采用一种不同的思考过程。只要存在着尽可能获得更低能耗预算的新开发需求,只要处理供应商还会积极地提供这些小宽度器件的设计支持,8位器件就有市场,哪怕是临时性的。如果我们不把低功耗、小数据宽度处理器与较大的32位处理器等同起来,事件就会容易得多,因为它们解决的是不同问题。

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数字信号处理器? DSP? 微控制器? 处理器?

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