ARM7還是ARM9?uCOS還是Linux?初學(xué)者必看

　　ARM7簡(jiǎn)介

　　ARM7系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器ARM7內核是0.9MIPS/MHz的三級流水線(xiàn)和馮·諾伊曼結構;ARM9內核是5級流水線(xiàn)，提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。ARM7沒(méi)有MMU。

　　ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T。該系列處理器提供Thumb16位壓縮指令集和EmbededICE軟件調試方式，適用于更大規模的SoC設計中。ARM7TDMI基于A(yíng)RM體系結構V4版本，是目前低端的ARM核。

　　ARM7TDMI處理器是ARM通用32位微處理器家族的成員之一。它具有優(yōu)異的性能，但功耗卻很低，使用門(mén)的數量也很少。它屬于精簡(jiǎn)指令集計算機(RISC)，比復雜指令集計算機(CISC)要簡(jiǎn)單得多。這樣的簡(jiǎn)化實(shí)現了：高的指令吞吐量;出色的實(shí)時(shí)中斷響應;小的、高性?xún)r(jià)比的處理器宏單元。三級流水線(xiàn)：ARM7TDMI處理器使用流水線(xiàn)來(lái)增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲器系統連續操作，能提供0.9MIPS/MHz的指令執行速度。ARM7TDMI的流水線(xiàn)分3級，分別為：取指、?譯碼、?執行。正常操作過(guò)程中，在執行一條指令的同時(shí)對下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲器中取出。內同時(shí)有5個(gè)指令在執行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時(shí)鐘頻率是ARM7TDMI的1.8～2.2倍。

　　ARM9簡(jiǎn)介

　　ARM9系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。

　　ARM9采用哈佛體系結構，指令和數據分屬不同的總線(xiàn)，可以并行處理。在流水線(xiàn)上，ARM7是三級流水線(xiàn)，ARM9是五級流水線(xiàn)。由于結構不同，ARM7的執行效率低于A(yíng)RM9。平時(shí)所說(shuō)的ARM7、ARM9實(shí)際上指的是ARM7TDMI、ARM9TDMI軟核，這種處理器軟核并不帶有MMU和cache，不能夠運行諸如linux這樣的嵌入式操作系統。而ARM公司對這種架構進(jìn)行了擴展，所以有了ARM710T、ARM720T、ARM920T、ARM922T等帶有MMU和cache的處理器內核。

　　ARM9處理能力

　　(1)時(shí)鐘頻率的提高

　　ARM7處理器采用3級流水線(xiàn)，而ARM9采用5級流水線(xiàn)。增加的流水線(xiàn)設計提高了時(shí)鐘頻率和并行處理能力。5級流水線(xiàn)能夠將每一個(gè)指令處理分配到5個(gè)時(shí)鐘周期內，在每一個(gè)時(shí)鐘周期內同時(shí)有5個(gè)指令在執行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時(shí)鐘頻率是ARM7TDMI的1.8～2.2倍。

　　(2)指令周期的改進(jìn)

　　指令周期的改進(jìn)對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴(lài)于代碼執行時(shí)指令的重疊，這實(shí)際上是程序本身的問(wèn)題。對于采用最高級的語(yǔ)言，一般來(lái)說(shuō)，性能的提高在30%左右。

UCOS簡(jiǎn)介

　　μC/OS II(Micro-Controller OperaTIng System Two)是一個(gè)可以基于ROM運行的、可裁剪的、搶占式、實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，具有高度可移植性，特別適合于微處理器和控制器，適合很多商業(yè)操作系統性能相當的實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)。為了提供最好的移植性能，μC/OS II最大程度上使用ANSI C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且已經(jīng)移植到近40多種處理器體系上，涵蓋了從8位到64位各種CPU(包括DSP)。 μC/OS II可以簡(jiǎn)單的視為一個(gè)多任務(wù)調度器，在這個(gè)任務(wù)調度器之上完善并添加了和多任務(wù)操作系統相關(guān)的系統服務(wù)，如信號量、郵箱等。其主要特點(diǎn)有公開(kāi)源代碼，代碼結構清晰、明了，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化。內核屬于搶占式，最多可以管理60個(gè)任務(wù)。從1992年開(kāi)始，由于高度可靠性、魯棒性和安全性，μC/OS II已經(jīng)廣泛使用在從照相機到航空電子產(chǎn)品的各種應用中。

　　μC/OS-II實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統內核。它被廣泛應用于微處理器、微控制器和數字信號處理器。 μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美國嵌入式系統專(zhuān)家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系統編程》雜志的5 月和6 月刊上刊登的文章連載，并把μC/OS 的源碼發(fā)布在該雜志的B B S 上。

　　UCOS應用情況

　　1) 高優(yōu)先級的任務(wù)因為需要某種臨界資源，主動(dòng)請求掛起，讓出處理器，此時(shí)將調度就緒狀態(tài)的低優(yōu)先級任務(wù)獲得執行，這種調度也稱(chēng)為任務(wù)級的上下文切換。

　　2) 高優(yōu)先級的任務(wù)因為時(shí)鐘節拍到來(lái)，在時(shí)鐘中斷的處理程序中，內核發(fā)現高優(yōu)先級任務(wù)獲得了執行條件(如休眠的時(shí)鐘到時(shí))，則在中斷態(tài)直接切換到高優(yōu)先級任務(wù)執行。這種調度也稱(chēng)為中斷級的上下文切換。 這兩種調度方式在μC/OS-II的執行過(guò)程中非常普遍，一般來(lái)說(shuō)前者發(fā)生在系統服務(wù)中，后者發(fā)生在時(shí)鐘中斷的服務(wù)程序中。 調度工作的內容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換。其最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找是通過(guò)建立就緒任務(wù)表來(lái)實(shí)現的。μ C / O S 中的每一個(gè)任務(wù)都有獨立的堆?？臻g，并有一個(gè)稱(chēng)為任務(wù)控制塊TCB(Task Control Block)的數據結構，其中第一個(gè)成員變量就是保存的任務(wù)堆棧指針。任務(wù)調度模塊首先用變量OSTCBHighRdy 記錄當前最高級就緒任務(wù)的TCB 地址，然后調用OS_TASK_SW()函數來(lái)進(jìn)行任務(wù)切換。