嵌入式處理芯片設(shè)計的新動向和新設(shè)計方式(下)

(接上期)

另外，如按傳統(tǒng)的嵌入式微處理器的芯片體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，為了滿足多方面應(yīng)用的需求，往往把功能設(shè)計得面面俱到，導(dǎo)致芯片的邏輯電路非常復(fù)雜，卻不能產(chǎn)生理想的效果，并導(dǎo)致很高的成本和功耗。為此，需要在新的原理和結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下，設(shè)計出創(chuàng)新的微處理器芯片的新系列產(chǎn)品，使芯片的結(jié)構(gòu)能按照應(yīng)用的需求來設(shè)計，以有效地利用芯片上的邏輯資源，動態(tài)地適應(yīng)不同的應(yīng)用要求，從而達(dá)到大大降低微處理器芯片的成本和功耗的要求。

另外，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、實時計算、多媒體播放、低功耗的便攜性等新興應(yīng)用的需求，也需要更新現(xiàn)有的嵌入式微處理器系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)。所以，探索嵌入式微處理器的新體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)設(shè)計方式，來指導(dǎo)嵌入式微處理器的設(shè)計，避免低效率的復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計方式，成了急需解決的問題。

軟件硬件化的熱點(diǎn)

筆者將市場需求和實際應(yīng)用對嵌入式微處理器的發(fā)展要求概括為：“三高兩低一易”，即高性能，高兼容性，高可靠性，低功耗，低成本，易開發(fā)。

為了達(dá)到此目的，需要采取軟件硬化的技術(shù)解決以下的關(guān)鍵技術(shù)問題：

①采用新的嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計方式，解決高性能和低功耗的矛盾；②并行處理體系(如多核結(jié)構(gòu)和多硬件功能模塊等)在嵌入微處理芯片中的應(yīng)用：③如何在嵌入式微處理器的設(shè)計中、充分高效利用軟件硬化的技術(shù)設(shè)計手段：④如何低成本地把眾多的外圍電路與模擬電路以可裁剪的方式在微處理器中實現(xiàn)：⑤利用已有的IC芯片設(shè)計和加工技術(shù)如何降低芯片的整體成本：⑥如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計上避免芯片加工工藝帶來的參數(shù)離散性和軟失效等問題：⑦如何合理的將系統(tǒng)功能切分成軟件和硬件部分：⑧如何同步實現(xiàn)系統(tǒng)軟件和微處理器芯片同步協(xié)調(diào)設(shè)計等問題：⑨解決系統(tǒng)軟件與芯片系統(tǒng)在同一開發(fā)平臺同步測試和檢驗的問題：⑩新設(shè)計的嵌入式微處理器芯片如何與現(xiàn)有的系統(tǒng)軟件高度兼容的問題。

如果能在此階段充分地利用了以上所提到的新式微處理器的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計手段，如軟件硬化等設(shè)計技術(shù)。就會較大提高嵌入式微處理器的性能價格比。比如，采用8位CPU完成32位CPU運(yùn)算速度和功能。如用這種軟件硬化的思路和方法，重新設(shè)計一款80C5 1微處理器，就會極大地提高以80C51為代表的此類嵌入式微處理器的運(yùn)算能力，可達(dá)到32位ARM微處理器的運(yùn)算性能，而只有80C51系列的價格。利用這一特點(diǎn)就會設(shè)計和生產(chǎn)出具有競爭力的整機(jī)產(chǎn)品。同時，也會使80C5I系統(tǒng)嵌入式微處理器的生命力得到延伸。

其次，80C51系列的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)比ARM要豐富得多。熟悉8051的開發(fā)人員也要比ARM多得多。根據(jù)中國的國情應(yīng)充分利用這部分資源。其實，80C51嵌入式微處理器的運(yùn)算速度慢，不是慢在軟件系統(tǒng)，而是慢在落后的80C51核心的芯片結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)方式上。如果采用了按全新的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計方式，重新設(shè)計一款新的兼容80C51微處理器指令的微處理器，就會挖掘出80C51系統(tǒng)的巨大技術(shù)潛力和市場價值。這樣就會節(jié)省大量的社會資源和人力資源以及技術(shù)資源，充分利用80C51系統(tǒng)的極大技術(shù)優(yōu)勢和人員優(yōu)勢。

前兩年，筆者配合北京某家知名的公司應(yīng)用以上的思路和設(shè)計方法已完成一款全新的兼容80C51系列指令時鐘達(dá)到200MHz的單時鐘周期的嵌入式微處理器芯片的設(shè)計。并且，已經(jīng)量產(chǎn)了該系列的微處理器芯片，成功應(yīng)用在另一家知名公司的一款新型影視產(chǎn)品中，極大地提高了該產(chǎn)品的性價比和降低了整機(jī)造價，使該產(chǎn)品具有了比較強(qiáng)大的市場競爭力，占領(lǐng)了該系列產(chǎn)品市場的50％以上的市場份額，取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益。