電子半導體行業(yè)微處理器分類及主要原廠

　　中央處理器是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺計算機的運算核心和控制核心，它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。主要包括運算器和高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態(tài)的總線。它與內部存儲器和輸入/輸出設備合稱為電子計算機三大核心部件。

　　目前，嵌入式處理器的高端產品有：Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片；掌上電腦的處理器有六類處理器，分別是：英特爾的PXA系列處理器、MIPS處理器、StrongARM系列處理器、日立SH3處理器、摩托羅拉龍珠系列處理器和德州儀器OMAP系列處理器。

　　微處理器和微控制器區(qū)別所在

　　微處理器和微控制器的區(qū)別，這樣的區(qū)別主要集中在硬件結構、應用領域和指令集特征三個方面：

　　其一，硬件結構。微處理器是一個單芯片CPU，而微控制器則在一塊集成電路芯片中集成了CPU和其他電路，構成了一個完整的微型計算機系統。除了CPU，微控制器還包括RAM、ROM、一個串行接口、一個并行接口，計時器和中斷調度電路。雖然片上RAM的容量比普通微型計算機系統還要小，但是這并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到，微控制器的應用范圍非常廣泛。其中，微控制器的一個重要的特征是內建的中斷系統。作為面向控制的設備，微控制器經常要實時響應外界的激勵。

　　其二，應用領域。微處理器通常作為微型計算機系統中的CPU使用，其設計正是針對這樣的應用，這也是微處理器的優(yōu)勢所在。然而，微控制器通常用于面向控制的應用，系統設計追求小型化，盡可能減少元器件數量。在過去，這些應用通常需要用數十個甚至數百個數字集成電路來實現。使用微控制器可以減少元器件的使用數量，只需一個微控制器、少量的外部元件和存儲在ROM中的控制程序就能夠實現同樣的功能。微控制器適用于那些以極少的元件實現對輸入/輸出設備進行控制的場合，而微處理器適用于計算機系統中進行信息處理。

　　其三，指令集特征。由于應用場合不同，微控制器和微處理器的指令集也有所不同。微處理器的指令集增強了處理功能，使其擁有強大的尋址模式和適于操作大規(guī)模數據的指令。微處理器的指令可以對半字節(jié)、字節(jié)、字，甚至雙字進行操作。通過使用地址指針和地址偏移，微處理器提供了可以訪問大批數據的尋址模式。自增和自減模式使得以字節(jié)、字或雙字為單位訪問數據變得非常容易。另外，微處理器還具有其他的特點，如用戶程序中無法使用特權指 令等。

　　微控制器的指令集適用于輸入/輸出控制。許多輸入/輸出的接口是單/位的。例如，電磁鐵控制著馬達的開關，而電磁鐵由一個1位的輸出端口控制。微控制器具有設置和清除單位的指令，也能執(zhí)行其他面向位的操作，如對“位”進行邏輯與、或和異或的運算，根據標志位跳轉等。很少有微處理器具備這些強大的位操作能力，因為設計者在設計微處理器時，僅考慮以字節(jié)或更大的單位來操作數據。

　　DSP芯片分類以及特點

　　數字信號處理器里的CPU是專門設計用來極快地進行離散時間信號處理計算的，比如那些需要進行音頻和視頻通信的場合。特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點：

　?。?）在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法；

　?。?）程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據；

　　（3）片內具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數據總線在兩塊中同時訪問；

　?。?）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持；

　　（5）快速的中斷處理和硬件I/O支持；

　?。?）具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器；

　?。?）可以并行執(zhí)行多個操作；

　?。?）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。

　　當然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些，DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。DSP芯片可以按照下列三種方式進行分類。

　　1．按基礎特性分

　　這是根據DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果在某時鐘頻率范圍內的任何時鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結構相互兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如，美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類。

　　2．按數據格式分

　　這是根據DSP芯片工作的數據格式來分類的。數據以定點格式工作的DSP 芯片稱為定點DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，ADI公司的 ADSP21XX系列，ATT公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片，如 TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，ADI公司的ADSP21XXX系列，ATT公司的DSP32/32C，Motolora公司的 MC96002等。

　　不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的 MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。

　　3．按用途分

　　按照DSP的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專用型DSP芯片。

　　主要DSP芯片廠商及其產品

　　德州儀器公司

　　美國德州儀器是世界上最知名的DSP芯片生產廠商，其產品應用也最廣泛，TI公司生產的TMS320系列DSP芯片廣泛應用于各個領域。TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，這是DSP應用歷史上的一個里程碑，從此，DSP芯片開始得到真正的廣泛應用。由于TMS320系列DSP芯片具有價格低廉、簡單易用、功能強大等特點，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的DSP系列處理器。目前，TI公司在市場上主要有三大系列產品：

　?。?）面向數字控制、運動控制的TMS320C2000系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA /LF240xA、TMS320C28xx等。

　?。?）面向低功耗、手持設備、無線終端應用的 TMS320C5000系列，主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x 等。

　　（3）面向高性能、多功能、復雜應用領域的TMS320C6000系列，主要包括TMS320C62xx、 TMS320C64xx、TMS320C67xx等。

　　美國模擬器件公司

　　ADI公司在DSP芯片市場上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自己特點的DSP芯片，其定點DSP芯片有 ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181 、ADSP-BF532以及Blackfin系列，浮點DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062，以及虎鯊 TS101，TS201S。

　　Motorola公司

　　Motorola 公司推出的DSP芯片比較晚。 1986年該公司推出了定點DSP 處理器MC56001；1990年，又 推出了與IEEE浮點格式兼容的的浮點DSP芯片MC96002。還有DSP53611、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等產品。