Hệ thống nhúng Embedded-Systems

Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems Hệ thống nhúng Embedded-Systems

Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 1 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Tiểu luận môn học Kiến trúc máy tính tiên tiến Tên đề tài: HỆ THỐNG NHÚNG Embedded Systems GV hướng dẫn TS.Nguyễn Kim Khánh Họ và tên Nguyễn Thị Minh SHHV CB110185 Lớp 2011B.CNTT-KH Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 2 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Mục Lục Phần 1: Giới thiệu về hệ thống nhúng 3 Phần 2: Cấu trúc của sản phẩm nhúng 6 1. Cấu trúc 6 2. Những đặc trưng của hệ thống nhúng 6 Phần 3: Xử lý tín hiệu và ứng dụng nhúng trong xử lý tín hiệu 9 1. Một số khái niệm cơ bản 9 1.1. Real-Time Processing: 9 1.2. Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DPS) 9 2. Các ứng dụng nhúng trong quá trình xử lý tín hiệu số 9 3. Tiêu chuẩn về nhúng 16 4. Tính hiệu quả và tiêu thụ điện năng trong các quá trình xử lý tín hiệu của ứng dụng nhúng 17 5. Đa xử lý nhúng 18 Phần 3: Case Study 20 1. Sony Playstation 2 20 2. Sanyo VPC-SX500 Digital Camera 23 3. The Cell Phone 25 4. Cell Phone Standards and Evolution 28 Phần 4: Kết luận 29 Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 3 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Phần 1: Giới thiệu về hệ thống nhúng Sau sự phát triển của máy tính lớn và mini (mainframe và mini computer) giai đoạn 1960-1980, PC-Internet giai dọan 1980-2000, thì hiện nay chúng ta đang ở thời đại hậu PC. Giai đoạn hậu PC-Internet này dược dự đoán từ năm 2000 đến 2020 là giai đoạn của môi trường thông minh mà hệ thống nhúng là cốt lõi và đang làm nên làn sóng đổi mới thứ 3 trong sự phát triển của Công nghệ thông tin. Một thực tế khách quan là thị trường của các hệ thống nhúng lớn gấp khoảng 100 lần thị trường của PC và mạng LAN, trong khi đó chúng ta mới nhìn thấy bề nổi của công nghệ thông tin là PC và Internet còn phần chìm của công nghệ thông tin chiếm 99% số processor trên toàn cầu này nằm trong các hệ nhúng thì còn ít được biết đến. Sức đẩy của công nghệ đưa công nghệ vi điện tử, các công nghệ vi cơ điện, công nghệ sinh học hội tụ tạo nên các chip của công nghệ nano, là nền tảng cho những thay đổi cơ bản trong công nghệ thông tin và truyền thông. Sức kéo của thị trường đòi hỏi các thiết bị phải có nhiều chức năng thân thiện với người dùng, có mức độ thông minh ngày càng cải thiện đưa đến vai trò và tầm quan trọng của các hệ thống nhúng ngày càng cao trong nền kinh tế quốc dân. Hệ thống nhúng là gì? Theo định nghĩa của IEEE thì hệ thống nhúng là một hệ tính toán nằm trong sản phẩm, tạo thành một phần của hệ thống lớn hơn và thực hiện một số chức năng của hệ thống . Nói một cách đơn giản khi một hệ tính toán (có thể là PC, IPC, PLC, vi xử lý, vi hệ thống, DSP vv…) được nhúng vào trong một sản phẩm hay một hệ thống một cách hữu cơ và thực hiện một số chức năng cụ thể của hệ thống thì ta gọi đó là một hệ thống nhúng. Ví dụ quanh ta có rất nhiều sản phẩm nhúng như lò vi sóng, nồi cơm điện, điều hoà, điện thoại di động, ô tô, máy bay, tàu thuỷ, các đầu đo cơ cấu chấp hành thông minh vv. Ta có thể thấy hiện nay hệ thống nhúng có mặt ở mọi lúc mọi nơi trong cuộc sống của chúng ta. Các nhà thống kê trên thế giới đã thống kê được rằng số chip vi xử lý ở trong các máy PC và các server, các mạng LAN, WAN, Internet chỉ chiếm không đầy 1% tổng số chip vi xử lý có trên thế giới. Hơn 99% số vi xử lý còn lại nằm trong các hệ thống nhúng. Như vậy công nghệ thông tin không chỉ đơn thuần là PC, mạng LAN, WAN và Internet như nhiều người thường nghĩ. Đó chỉ là bề nổi của một tảng băng chìm. Phần chìm của công nghệ thông tin chính là các ứng dụng của các hệ nhúng có mặt trong mọi ngành nghề của đời sống xã hội hiện nay. Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 4 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Các hệ nhúng được tích hợp trong các thiết bị đo lường điều khiển và các sản phẩm cơ điện tử tạo nên đầu não và linh hồn của sản phẩm. Trong các hệ nhúng, hệ thống điều khiển nhúng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà máy tính được nhúng vào vòng điều khiển của sản phẩm nhằm điều khiển một đối tượng, điều khiển một qúa trình công nghệ đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Hệ thống điều khiển nhúng lấy thông tin từ các cảm biến, xử lý tính toán các thuật điều khiển và phát tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu chấp hành. Khác với các hệ thống điều khiển cổ điển theo nguyên lý thuỷ lực, khí nén, rơ le, mạch tương tự, hệ điều khiển nhúng là hệ thống điều khiển số được hình thành từ những năm 1960 đến nay. Trước đây các hệ điều khiển số thường do các máy tính lớn đảm nhiệm, ngày nay chức năng điều khiển số này do các chip vi xử lý, các hệ nhúng đã thay thế. Phần mềm điều khiển ngày càng tinh sảo tạo nên độ thông minh của thiết bị và ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành của thiết bị. Như vậy không phải tất cả các sản phẩm đo lường và điều khiển đều là các hệ nhúng. Hiện nay chúng ta còn gặp nhiều hệ thống điều khiển tự động hoạt động theo nguyên tắc cơ khí, thuỷ lực, khí nén, rơ le, hoặc diện tử tương tự… Ngược lại phần lớn các sản phẩm cơ điện tử hiện nay đều có nhúng trong nó các chip vi xử lý hoặc một mạng nhúng. Ta biết rằng cơ điện tử là sự cộng năng của các công nghệ cơ khí, điện tử, điều khiển và công nghệ thông tin. Sự phối hợp đa ngành này tạo nên sự vượt trội của các sản phẩm cơ điện tử. Sản phẩm cơ điện tử ngày càng tinh sảo và ngày càng thông minh mà phần hồn của nó do các phần mềm nhúng trong nó tạo nên. Các sản phẩm cơ điện tử là các sản phẩm có ít nhất một quá trình cơ khí (thường là một quá trình chuyển động), là đối tượng để điều khiển do vậy các sản phẩm cơ điện tử ngày nay thường có các hệ nhúng trong nó nhưng ngược lại không phải hệ thống nhúng nào cũng là một hệ cơ điện tử. Điểm qua sự phát triển của máy tính ta thấy nó đã trải qua 3 giai đoạn. Giai đoạn năm 1960-1980 là giai đoạn phát triển của máy tính lớn và máy mini (main frame và mini computer) với khoảng 1000 chip/máy và mỗi máy có khoảng 100 người dùng. Giai đoạn từ 1980-2000 là giai đoạn phát triển của máy PC với số chip vi xử lý khoảng 10 chip/máy và thông thường cho một người sử dụng. Thời đại hậu PC (Post-PC Era) là giai đoạn mà mọi đồ dùng đều có chip, trung bình 1 chip/một máy và số máy dùng cho một người lên đến >100 máy. Giai đoạn hậu PC được dự báo từ 2001-2010 khi các thiết bị xung quanh ta đều được thông minh hoá và kết nối với nhau thành mạng tạo thành môi trường thông minh phục vụ cho con người. Điểm qua về chức năng xử lý tin ở PC và ở các thiết bị nhúng có những nét khác biệt. Đối với PC và mạng Internet chức năng xử lý đang được phát triển mạnh ở các lĩnh vực Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 5 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH như thương mại điện tử, ngân hàng điện tử, chính phủ điện tử, thư viện điện tử, đào tạo từ xa, báo điện tử….Các ứng dụng này thường sử dụng máy PC để bàn, mạng WAN, LAN hoạt động trong thế giới ảo. Còn đối với các hệ nhúng thì chức năng xử lý tính toán được ứng dụng cụ thể cho các thiết bị vật lý (thế giới thật) như mobile phone, quần áo thông minh, các đồ điện tử cần tay, thiết bị y tế, xe ô tô, tàu tốc hành, phương tiện vận tải thông minh, máy đo, đầu đo cơ cấu chấp hành thông minh, các hệ thống điều khiển, nhà thông minh, thiết bị gia dụng thông minh vv Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 6 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Phần 2: Cấu trúc của sản phẩm nhúng 1. Cấu trúc Các hệ nhúng là những hệ kết hợp phần cứng và phần mềm một cách tối ưu. Một số đặc trưng cơ bản của hệ nhúng ngoài tính chuyên dụng nó còn bị ràng buộc về hoạt động trong chế độ thời gian thực, hạn chế về bộ nhớ, năng lượng và giá thành mà lại đòi hỏi hoạt động tin cậy và tiêu tốn ít năng lượng. Các hệ nhúng rất đa dạng và có nhiều kích cỡ, khả năng tính toán khác nhau. Ví dụ đối với một bộ điều khiển từ xa chỉ cần tới độ tính toán 100 KIPS và bộ nhớ vài KB, đối với thiết bị điều khiển cần tốc độ 1MIPS, 1MB bộ nhớ và đối với các hệ nhúng quân sự tốc độ xử lý có thể lên đến 1GIPS, tốc độ truyền 1GB/sec và 32 MB bộ nhớ. Ngoài ra các hệ nhúng thường phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt có độ nóng ẩm, rung xóc cao. Ví dụ các hệ điều khiển các máy diesel cho tàu biển, các thiết bị cảnh báo cháy nổ trong hầm lò. Các hệ thống nhúng lớn thường là các hệ nối mạng. Ở máy bay, tàu vũ trụ thường có nhiều mạng nhúng kết nối để kiểm soát hoạt động và điều khiển. Trong ô tô hiện đại có đến trên 80 nút mạng kết nối các đầu đo cơ cấu chấp hành để bảo đảm ô tô hoạt động an toàn và thoải mái cho người sử dụng. 2. Những đặc trưng của hệ thống nhúng Hệ thống nhúng (embedded system) được định nghĩa là một hệ thống chuyên dụng, thường có khả năng tự hành và được thiết kế tích hợp vào một hệ thống lớn hơn để thực hiện một chức năng chuyên biệt nào đó. Khác với các máy tính đa chức năng (multi-purposes computers), ví dụ như máy vi tính cá nhân (PC), một hệ thống nhúng thường chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhất định. Hệ thống nhúng bao gồm cả thiết bị phần cứng và phần mềm, hầu hết đều phải thỏa mãn yêu cầu hoạt động theo thời gian thực (real-time). Tùy theo tính chất và yêu cầu, mức độ đáp ứng của hệ thống có thể phải là rất nhanh (ví dụ như hệ thống thắng trong xe hơi hoặc điều khiển thiết bị trong nhà máy), hoặc có thể chấp nhận một mức độ chậm trễ tương đối (ví dụ như điện thoại di động, máy lạnh, ti- vi). Để có thể dễ hình dung, ta xem ví dụ sau đây: một chiếc xe hơi trung bình có khoảng 70-80 chip vi xử lý (micro controller unit), mỗi bộ vi xử lý đảm nhiệm một nhiệm vụ, chẳng hạn như đóng mở cửa, điều khiển đèn tín hiệu, đo nhiệt độ trong/ngoài xe, hiển thị giao diện người dùng (dashboard), điều khiển thắng (nếu dùng hệ thống thắng điện)… Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 7 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Mỗi bộ phận như thế là một hệ thống nhúng, tất cả được thiết kế tích hợp vào một hệ thống chung lớn hơn, chính là chiếc xe hơi. Một ví dụ khác gần gũi hơn với cuộc sống hằng ngày, đó là những chiếc điện thoại di động. Các chức năng như điều khiển màn hình hiển thị, máy nghe nhạc và radio, bộ cảm ứng chụp hình, kết nối với máy tính và thiết bị ngoại vi, hoặc cao cấp hơn là kết nối với hệ thống định vị toàn cầu (GPS), tất cả đều là những hệ thống nhúng được tích hợp chung vào chiếc điện thoại. Do tính chất chuyên biệt của hệ thống nhúng và chúng thường được sản xuất với số lượng lớn nên các nhà sản xuất thường yêu cầu phải tối ưu hóa chúng nhằm giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất. Những yêu cầu đó đã đưa đến những khác biệt cơ bản trong lĩnh vực viết phần mềm cho hệ thống nhúng so với các phần mềm thông thường. Thứ nhất, có rất nhiều hãng sản xuất bộ vi xử lý, phần cứng và phần mềm trong thị trường hệ thống nhúng và ứng với mỗi nhà sản xuất lại có nhiều dòng sản phẩm, phong phú về chủng loại và giá thành. Các nhà thiết kế thường có những sự lựa chọn rất khác nhau về kiến trúc phần cứng và phần mềm cho các hệ thống của mình. Vì vậy, khác với những lập trình viên thông thường như lập trình web hay lập trình ứng dụng (application), chỉ cần thông thạo một vài ngôn ngữ lập trình, hệ điều hành và chương trình khung (framework) là có thể làm việc có hiệu quả, một lập trình viên hệ thống nhúng phải có sự năng động và khả năng học hỏi tốt để có thể làm việc tối ưu với: - Những bộ vi xử lý và phần cứng khác nhau: Texas Instrument, Freescale, ARM, Intel, Motorola, Atmel, AVR, Renesas - Những hệ điều hành khác nhau : QNX, uITRON, VxWorks, Windows CE/XP Embedded, Embedded Linux, Osek, Symbian - Những ngôn ngữ lập trình khác nhau : C/C++, B#, Ada, Assembly, PMC, LabView, PLC… Thứ hai, bên cạnh sự đa dạng về kiến thức chuyên môn của lập trình viên, còn có sự đa dạng về sản phẩm đầu ra như: y tế, công nghiệp ô-tô, tự động hóa, điện tử gia dụng, viễn thông, quốc phòng… Điều này đòi hỏi những người làm việc trong ngành hệ thống nhúng phải có khả năng thích ứng cao với nhiều dạng dự án và lĩnh vực hoạt động khác nhau. Thứ ba, các hệ thống nhúng thường cần có sự kết hợp liền lạc giữa phần cứng và phần mềm. Do đó, lập trình cho hệ thống nhúng cũng đòi hỏi phải có sự giao tiếp và làm việc mật thiết giữa đội ngũ lập trình viên và những người thuộc các lĩnh vực khác như tự động hóa, phần cứng, cơ điện tử… Tùy vào lĩnh vực, bên cạnh những kiến thức về CNTT thông thường, trong một số trường hợp người lập trình hệ thống nhúng cần phải bổ sung thêm một số kiến thức nhất định về trình biên dịch (compiler), xử lý tín hiệu số, điện tử và sơ đồ mạch (schematics)… để có thể làm việc có hiệu quả với những nhóm khác. Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 8 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Tất cả những khác biệt đó vừa là thách thức, khiến cho chỉ có ít người có thể trụ lại lâu dài, vừa là động lực, giữ chân những người thật sự đam mê, thích khám phá và không thích sự nhàm chán. Gần đây, xu thế quan trong trong các hệ thống nhúng là sử dụng nhiều core xử lý cùng với nhau – gọi là “core plus ASIC” or “hệ thống trên chíp” (system on a chip-SOC), cái mà có thể xem như là đa bộ xử lý chung mục đích. Thường các yêu cầu về chức năng và hiệu năng của ứng dụng được đáp ứng bởi giải pháp phần cứng đồng thời với phần mềm chạy trên lõi xử lý nhúng tiêu chuẩn và được thiết kế giao diện liên kết với phần cứng. Thực tế, các vấn đề nhúng được giải quyết thông qua các hướng tiếp cận sau: - Người thiết kế sử dụng hỗn hợp các giải pháp phần cứng/ phần mềm bao gồm một vài phần cứng của khách hàng và lõi xử lý nhúng tương thích, thường trên chip giống nhau. - Người thiết kế sử dụng phần mềm khách hàng chạy trên bộ xử lý nhúng có sẵn( off-the-shelf). - Người thiết kế sử dụng bộ xử lý tín hiệu số và phần mềm khách hàng cho bộ xử lý. Trong đó bộ xử lý tín hiệu số là bộ xử lý đặc biệt chế tạo riêng cho ứng dụng xử lý tín hiệu. Trong tiểu luận này tôi tập trung vào nghiên cứu về xử lý tín hiệu và các ứng dụng nhúng trong xử lý tín hiệu số. Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 9 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Phần 3: Xử lý tín hiệu và ứng dụng nhúng trong xử lý tín hiệu 1. Một số khái niệm cơ bản 1.1. Real-Time Processing: Trong bài toán điều khiển và ứng dụng chúng ta rất hay gặp thuật ngữ ”thời gian thực”. Real time có phải là thời gian phản ánh về độ trung thực của thời gian hay không? Thời gian thực có phải là hiển thị chính xác và đồng bộ theo đúng như nhịp đồng hồ thời gian hay không? Không hoàn toàn đúng như vậy! Thực chất theo cách hiểu nếu nói trong hệ thống kỹ thuật đặc biệt các hệ thống yêu cầu khắt khe về sự ràng buộc thời gian, thời gian thực được hiểu là yêu cầu của hệ thống phải đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về tính tiền định trong hoạt động của hệ thống. Tính tiền định nói lên hành vi của hệ thống thực hiện đúng theo một khung thời gian cho trước hoàn toàn xác định vài giây cũng có thể đến vài nano giây hoặc nhỏ hơn nữa. Ở đây chúng ta phân biệt yếu tố thời gian gắn liền với khái niệm thời gian thực. Không phải hệ thống thực hiện rất nhanh sẽ đảm bảo thực hiện tính thời gian thực. Hơn thế nữa nếu chỉ nhanh không thì chưa đủ mà phải đảm bảo duy trì ổn định bằng một cơ chế hoạt động tin cậy. Chính ví thế mà hệ thống không kiểm soát được hoạt động của nó (bất định) thì không phải là một hệ thống đảm bảo tính thời gian thực mặc dù hệ thống đó có thể đáp ứng rất nhanh, thậm chí nhanh hơn rất nhiều so với yêu cầu đặt ra. Một ví dụ tiêu biểu là truyền thông dữ liệu qua đường truyền.Thông thường, yêu cầu hiệu nặng trong hệ thống nhúng là đòi hỏi thời gian thực. Chính là nơi mà đoạn ứng dụng có thể thời gian thực thi lớn nhất được cho phép. Cho ví dụ, Chuẩn Ethernet truyền thống, mặc dù ai cũng biết tốc độ truyền là rất nhanh nhưng vẫn không phải hệ hoạt động thời gian thực vì không thỏa mãn tính tiền định trong cơ chế truyền dữ liệu (có thể là rất nhanh và cũng có thể là rất chậm nếu có sự cạnh tranh và giao thông đường truyền bị nghẽn). 1.2. Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DPS) Một bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) là một bộ xử lý đặc biệt dùng tối ưu hóa để thực hiện các thuật toán xử lý tín hiệu kỹ thuật số. 2. Các ứng dụng nhúng trong quá trình xử lý tín hiệu số Hầu hết các thuật toán này, từ quá trình lọc miền thời gian (ví dụ như, quá trình lọc đáp ứng xung vô hạn và đáp ứng xung hữu hạn), chập, biến đổi (ví dụ, biến đổi Fourier nhanh - Fast Fourier Transform, Biến đổi cô sin rời rạc – Discrete Cosine Transform), Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems 10 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH thậm chí hướng tới mã hóa hiệu chỉnh lỗi, tất cả đã làhạt nhân của họ hoạt động tương tự: một hoạt động nhân-tích lũy.Ví dụ, Chuyển đổi Fourier rời rạc có dạng: Biến đổi cô sin rời rạc thường được thay thế cho điều này khi nó không yêu cầu phép toán số phức phức tạp. Hoặc chuyển đổi có lõi của nó là tổng của một tích. Để tăng tốc, DSP trong các phần cứng chuyên dụng thực hiện nhân-tích lũy (MAC). Lệnh MAC: “MAC A, B, C " có nghĩa là: "A = A + B * C". Trong một số trường hợp,hiệu quả của phép toán này là rất cần thiết khi DSP là lựa chọn cho một ứng dụng dựa chủ yếu vào thông qua phép toán MAC của nó. DSP thường sử dụng phép tính số học điểm cố định (fixed-point : chính là số chữ số sau dấu chấm được cố định).Nếu bạn nghĩ các số nguyên có điểm nhị phân bên phải của bit quan trọng nhất, điểm cố định có điểm nhị phân ở bên phải của bit dấu.Do đó, dữ liệu điểm cố định nằm trong khoảng -1 và 1. Fixed point numbers: cách này ngầm cho rằng có một mẫu số cố định và chỉ cần lưu tử số là được. Mẫu số thường được chọn trước là lũy thừa của 2 hoặc 10 hoặc 16. (Bộ nhớ: 1 số int). Ví dụ : Cho 3 mẫu 16-bit: 0100 0000 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0100 1000 0000 1000 Tính số bù 2? Số lượng các điểm cố định? Một số bù 2 có được do đảo tất cả các bit có trong số nhị phân (đổi 1 thành 0 và ngược lại) rồi thêm 1 vào kết quả vừa đạt được. Thực chất, số biểu diễn ở dạng bù 2 là số biểu diễn ở bù 1 rồi sau đó cộng thêm 1. Trong quá trình tính toán bằng tay cho nhanh người ta thường sử dụng cách sau: từ phải qua trái giữ 1 đầu tiên và các số còn lại bên trái số 1 lấy đảo lại. Đầu tiên, chúng ta giả thiết rằng cả 3 mẫu trên đều là số nguyên. KHi đó dấu chấm là ở bên phải xa nhất, vì thế 3 mẫu trên đại diện cho 2 14 , 2 11 , (2 14 + 2 11 + 2 3 ). Hay là 16.384, 2048 và 18 440. Vị trí của điểm cố định phải ở bên phải bit dấu, vì thế điểm cố định trong mỗi xâu trên là 2 -1 , 2 -4 , (2 -1 + 2 -4 + 2 -12 ) bằng 0.50000, 0 06250, 0.56274. Như vậy, cho một số bù 2 n-bit, để tìm số điểm cố định, chúng ta phải chia số nguyên bởi 2 n-1 chúng ta đưa ra một kết quả tương tự. [...]... như hiệu quả trong thị trường nhúng. Ngoài ra chi phí của mô-đun bộ xử lý (trong đó bao gồm chip giao diện bất kỳ yêu cầu), bộ nhớ thường là phần tiếp theo tốn kém nhất của một hệ thống 17 Nguyễn Thị Minh – CB110185 – 2011B.CNTT-KH Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems nhúng. Không giống như một máy tính để bàn hoặc hệ thống máy chủ, hầu hết các hệ thống nhúng không có lưu trữ thứ cấp,... Advanced Computer Architecture – 2011B Embedded Systems Figure D.13: The system on a chip (SOC) found in Sanyo digital cameras Mặc dù máy chơi game và máy ảnh kỹ thuật số là những hệ thống nhúng quen thuộc, hiện nay các hệ thống nhúng quen thuộc nhất là điện thoại di động.Năm 1999, đã có 76 triệu thuê bao di động tại Hoa Kỳ, tốc độ tăng trưởng 25% so với năm trước.Đó là tốc độ tăng trưởng gần 35% mỗi năm... dù nhiều ứng dụng nhúng là nhạy cảm với hiệu suất của các hạt nhân nhỏ, hãy nhớ rằng thường là hiệu suất tổng thể của toàn bộ ứng dụng (có thể là hàng ngàn dòng) cũng rất quan trọng.Vì vậy, đối với nhiều hệ thống nhúng, các tiêu chí chuẩn EMBCC chỉ có thể được sử dụng để đánh giá hiệu suất một phần 4 Tính hiệu quả và tiêu thụ điện năng trong các quá trình xử lý tín hiệu của ứng dụng nhúng Chi phí và... lượng nhỏ tích cực để tích cực lớn 3 Tiêu chuẩn về nhúng Nó được sử dụng phải là trường hợp chỉ là một vài năm trước đây trong thị trường nhúng, nhiều nhà sản xuất trích dẫn Dhrystone hiệu suất, một chuẩn mực đã bị chỉ trích và đưa ra bởi các hệ thống máy tính để bàn cách đây hơn 20 năm!Như đã đề cập trước đó, sự đa dạng rất lớn trong các ứng dụng nhúng, cũng như sự khác biệt về yêu cầu thực 16 Nguyễn... ứng dụng phải nằm trong hoặc FLASH hoặc DRAM.Bởi vì nhiều hệ thống nhúng, chẳng hạn như PDA và điện thoại di động, bị hạn chế bởi chi phí và kích thước vật lý, số lượng bộ nhớ cần thiết cho các ứng dụng là rất quan trọng.Tương tự như vậy, quyền lực thường là một yếu tố quyết định trong việc lựa chọn một bộ xử lý, đặc biệt là đối với các hệ thống chạy bằng pin EEMBC EnergyBench cung cấp dữ liệu về lượng... 13.5M.Các thế hệ tương lai của chip được dự kiến sẽ xử lý các kênh thoại, cũng như xóa tiếng vọng phức tạp hơn, phát hiện hoạt động bằng giọng nói, và nén phức tạp hơn Đa xử lý đang trở thành phổ biến trong lĩnh vực điện toán nhúng trong hai lý do chính.Đầu tiên, các vấn đề tương thích phần mềm nhị phân gây hại cho máy tính để bàn và hệ thống máy chủ, nhưng lại ít liên quan trong không gian nhúng. Thường... liên quan trong không gian nhúng. Thường thì phần mềm trong một ứng dụng nhúng được viết từ đầu cho một ứng dụng hoặc có thay đổi lớn (lưu ý rằng đây là cũng VLIW lý do được ưa chuộng trên superscalar trong việc song song mức lệnh trong hệ thống nhúng) .Thứ hai, các ứng dụng thường có song song, đặc biệt là ở cao cấp của không gian nhúng. Ví dụ này song song tự nhiên rất nhiều trong các 19 Nguyễn Thị Minh... Phần Q.7) hoặc một hệ thống trò chơi (xem Phần D.5).Các rào cản thấp hơn sử dụng song song mức luồng cùng với bộ cảm nhận lớn hơn có mức chi phí chết (và do hiệu quả sử dụng của silicon) là hàng đầu để áp dụng rộng rãi của đa trong không gian nhúng, như nhu cầu ứng dụng phát triển nhu cầu hiệu suất hơn Phần 3: Case Study 1 Sony Playstation 2 Máy tính để bàn và máy chủ dựa trên hệ thống phân cấp bộ nhớ... của phần mềm sử dụng DRAM nhúng Synthesizer đồ họa, con chip chứa đầy đủ bộ đệm hình ảnh và có giao diện rộng 2048-bitđể điền điểm ảnh mà không bị thắt nút cổ chai DRAM nhúng này làm giảm đáng kể băng thông d DRDRAM.Nó cho thấy một kỹ thuật phổ biến được tìm thấy trong các ứng dụng nhúng: bộ nhớ riêng biệt dành riêng cho chức năng lưu trữ băng thông bộ nhớ lớn cho toàn bộ hệ thống Chip lớn còn lại là... tế.Trong thực tế, nhiều nhà thiết kế của các hệ thống nhúng đưa ra các tiêu chuẩn phản ánh ứng dụng của họ, hoặc như là hạt nhân hay các phiên bản độc lập của toàn bộ ứng dụng Đối với những ứng dụng nhúng có thể được đặc trưng bởi hiệu suất hạt nhân, thiết lập tiêu chuẩn hóa tốt nhất của tiêu chuẩn dường như là một băng ghế dự bị-đánh dấu thiết lập: Bộ vi xử lý nhúng EDN Benchmark Consortium (hoặc EEMBC,