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2009-02-25 09:35:52

  • ARM(Adanced RISC Machines)是一个公司名字,也是一种处理器的通称,还可以认为是一种技术名字。主要销售晶片设计技术的授权。目前,采用ARM技术知识产权 (IP)核的微处理器,即我们通常说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM技术的 微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各方面。ARM公司是专门从事基于RISC技术晶片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事晶片生产,靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的晶片,世界各大半导体生产商 (RFID射频快报注:如PHILIPS、TI、Intel、BroadCom、ATMEL等)从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核,根据各自不同 的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的ARM微处理器晶片进入市场。目前,全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权,因此既使得 ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有竞争力。ARM架构是面向低预算 市场设计的第一款RISC微处理器,基本是32位单片机的行业标准,它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案,四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行,可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间,也降低了研发费用。


  • DSP(digital singnal processor)是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制 单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计,即数据总线和地址总线分开,使程序和数据分别存储在两个分开的空间,允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令,并进行译码,这大大的提高了微处理器的速度 。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输,因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有 可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高 运行速度,是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强,速度很快,体积很小,而且采用软件编程具有高度的灵活性,因此为从事各种复杂的应用提供了一条有 效途径。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点:
(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;

(2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;

(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;

(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;

(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;

(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;

(7)可以并行执行多个操作;

(8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

当然,与通用微处理器相比,DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。



  • FPGA 是英文Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)的缩写,它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的 一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,以实现用户的逻辑。它还具有静态可 重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,FPGA既解决了 定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲,FPGA能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电 路,都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自的设计一个数字系统。通过软件仿 真,我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后,还可以利用FPGA的在线修改能力,随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电 路,可以大大缩短设计时间,减少PCB面积,提高系统的可靠性。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对片内的RAM 进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工 作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的 EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功 能。因此,FPGA的使用非常灵活。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前做FPGA比较领先的有XILINX、 ALTERA公司。

  • 区别是什么呢?




    概括来说:这三种器件都是32位的控制器,arm主要用于工控方面,dsp主要用于数字信号、数字图像处理方面,fpga主要是一种硬件器件的集成,使用的主要也是控制方面的。

    详细一点呢:
ARM:是32位单片机,由于结构和计算速度的原因,目前适合做事务处理或者中低端应用,从中高级工控到简单语音/图片(不含视频)处理 ,可以用来跑界面以及应用程序等,其优势主要体现在控制方面。ARM单纯说来并不比一个单片机强多少,但是它的独特就在于不断下降的价格和提升的性能。

DSP:它从16位~32位,内部采用哈佛结构,特别适合数据处理。其中16位DSp适合中高级工控到简单语音/图片(不含视频)处理;其中32位DSp适合复杂语音/图片/视频处理。它主要是用来计算的,比如进行加密解密、调制解调等,优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。


FPGA 可以用VHDL或verilogHDL来编程,灵活性强,由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作,因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时,更能显示出FPGA的优势,其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命,而这种能力可以用来进行系统升级或除错。FPGA目前的趋势是有代替前两者的可能,在FPGA内部置入乘法器和DSP块,就具有高速的DSP处理能力。在FPGA内置入硬核CPU或软核CPU(Xilinx有powerpc硬核 的产品,有microblaze软核。Altera有NIOS II软核)就可以成为既有能实现数字逻辑有适应嵌入式开发的综合性器件了(新型FPGA可以用内部乘法器/寄存器/内存块构造软核,例如构造ARM,则可以实现ARM的功能;若构造成DSP,则可以实现DSP 的功能。不过FPGA的功耗较大,一般情况下构造ARM/DSP不如专用ARM/DSP方便,但是在高速信号处理时,可以采用并行结构,大大提高处理速度,甚至可以超过目前最快的DSP)。

FPGA一般用在ASIC领域:ASIC(Application Specific Intergrated Circuits)即专用集成电路,是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD(复杂可编程逻辑器件)和 FPGA(现场可编程逻辑阵列)来进行ASIC设计是最为流行的方式之一,它们的共性是都具有用户现场可编程特性,都支持边界扫描技术,但两者在集成度、 速度以及编程方式上具有各自的特点。ASIC的特点是面向特定用户的需求,品种多、批量少,要求设计和生产周期短,它作为集成电路技术与特定用户的整机或 系统技术紧密结合的产物,与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
FPGA(现场可编程门阵列)是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种,用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,以实现用户的逻辑, 因而也被用于对CPU的模拟。用户对FPGA的编程数据放在Flash芯片中,通过上电加载到FPGA中,对其进行初始化。也可在线对其编程,实现系统在 线重构,这一特性可以构建一个根据计算任务不同而实时定制的CPU,这是当今研究的热门领域。


参考资料:








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