你知道不同公司出品的处理器的架构不一样,也就是说内部电路不相同,自然他们的指令集也不相同。最开始的时候,处理器支持的指令很少,可能只支持加法,减法,跳转,赋值等操作。但是随着时间的推移,无限制的提高某一指令的运算速度是不现实的,因此电子工程师们就想到我们可以设计更复杂的电路,让这部分电路专门处理某些事情。把一些原先由软件处理的事情改为使用硬件实现。

打开网易新闻 查看更多图片

随着时间的推移,intel处理器的指令越来越多。这也导致了一个问题,首先你不可能把曾经加入CPU的指令撤销掉,因为这样会导致严重的不可修复的问题。而随着专门处理某一指令的电路越来越多,很可能每次执行运算的时候只有一小部分CPU被使用到

而这时候复杂指令集的竞争对手精简指令集出现了。它们尽可能的只保留核心功能,对新增指令保持尽可能的克制。这样做的优点就是电路相对精简,也因此功耗控制的相对较好,可以在相似的功耗下堆砌更多的晶体管。但是在某些特定的场景下速度就会比较慢。目前移动处理器的代表ARM处理器,就是典型的精简指令集

文章相对比较长,字数比较多,大家可以先打开头像关注我,之后慢慢看,///插播一条:我自己在今年年初录制了一套还比较系统的入门单片机教程,想要的同学找我拿就行了免費的,私信我就可以哦~点我头像左下角黑色字体加我也能领取哦。最近比较闲,带做毕设,带学生参加省级或以上比赛///

这也是为什么移动处理器和桌面处理器很难直接通过跑分来比较。因为移动处理器的精简指令集决定了它在简单的任务上(比如浮点运算)效率较高,而Intel处理器在更多复杂的任务上表现的更好

其实精简指令集和复杂指令集并没有泾渭分明的界限,也不代表哪一种设计思路就完全由于另一种。目前的ARM处理器也是在向逐渐复杂的路上前行。虽然ARM处理器在功耗上有一定优势,但是对拥有几十年技术积累的Intel公司而言,那些复杂的指令也并不是一无是处的

神看了看天,深吸了一口气

恭喜你!你现在已经不是一个完完全全的计算机小白了,但是计算机世界的精彩序幕才刚刚拉开。

打开网易新闻 查看更多图片

嵌入式设备网络化、功能复杂化的趋势,使越来越多的、过去可以用裸奔实现的嵌入式产品,产生了应用操作系统的需求。芯片成本的连续下降,以及cpu性能和内存资源的迅速提高,又为大面积应用操作系统提供了物质基础。那么我们到底该不该从裸奔走向操作系统呢?

回顾裸机时代

我第一次接触到嵌入式,大概是在 2008 年,那时候还是大二,刚开始学 51 单片机,自然还是要从裸机开始跑。因为自己是计算机系的,以前写程序都是跑在 PC 机上的,现在竟然能在电路板上执行软件,感觉完全不一样,至今还记得我第一次跑通流水灯的喜悦。但是随着写的裸机软件越来越多,裸机所暴露的问题也越来越多,这里我给大家总结下吧:

并发性:程序并发工作效率低

在写裸机软件时,不可避免的在主程序中会有一个超级大的 while(1) 循环,这里面几乎包含整个项目的所有业务逻辑。因为每个业务逻辑里面都会有 delay 这样的循环等待函数,这样导致了所有的业务逻辑几乎都是串行起来工作的。这个时候 CPU 就会有很多时间都浪费在了延时函数里,一直在空转,导致软件的并发效率非常差。

模块化:从软件工程的角度,我们在做软件开发时,都会强调高内聚、低耦合的原则。而裸机的模块化开发难度非常大,模块间的耦合较重,这也导致了无法在大型项目使用裸机来开发。

·还是刚才 main 函数中大 while(1) 的例子,可以想象到那么多功能都紧紧的挤在一个函数里,不可拆分,模块化开发的困难重重。

·举一个非常贴切的例子,在一些使用看门狗的项目中,如果使用 delay 延时函数,那得注意点,万一延时过长,主函数来不及喂狗,看门狗就被触发了。最后会产生这样一种感觉,一个简简单单的 delay 还得考虑喂狗功能,裸机开发时操的心太多了,自然无法应用在大型项目中。

生态:很多高级软件组件,必须依赖于操作系统来实现

·比如说,我前些年开源过一个基于 FreeModbus 的 Modbus 主机协议栈,因为要考虑各个平台适配问题,原本计划支持各种各样的操作系统,甚至是裸机平台。在各个操作系统上的适配都非常容易,但再去尝试着适配裸机时,发现难度重重,有一些函数在裸机上实现起来非常复杂,而且针对于不同的裸机环境,几乎没有通用性可言,太耗费精力了。所以我最终就放弃了裸机适配,一直到现在,在裸机上还是没法用这个 Modbus 主机协议栈。

·还有一些软件无法运行在裸机上,比如:乐鑫、Realtek、 TI 和 联发科 提供的 WiFi SOC SDK ,一些蓝牙 SOC 的 SDK 也都是只支持操作系统,所以,如果你不了解、不会使用操作系统,这些芯片也就玩不转了。

实时性:功能复杂的情况下,实时性无法保证

软件的实时性在一些领域会有一定的要求,软件的每个步骤必须在指定的时间被触发。工控领域就是最常见到的场景,如果实时性无法保证,机械设备可能就无法按照指定时序要求去动作,以至于发生机械事故,甚至会威胁到人的生命。回过来接着看裸机软件,如果软件变得庞大以后,可以想象到,主程序中那么大的一个 while(1) 循环,代码耦合严重,到处都是 delay 延时,要保证实时性几乎是不可能的。

可重用性:软件可重用性差,总是重复造轮子

可重用性与模块化程度有直接的关系。相信大家每个人在工作中都不想做很多重复性的工作,同样在写代码时,也想着尽可能少写一些功能相似的代码。但在这个嵌入式碎片化极其严重的时代,各式各样的芯片,想要让同样的代码,在裸机环境下同时适配不同的硬件,难度非常大。这样也就导致了裸机的代码会过多的依赖于底层硬件,重复造轮子的过程也就不可避免。

打开网易新闻 查看更多图片

好了,这期分享就到这里啦,觉得对屏幕前的你有帮助的麻烦一键三连,点赞收藏加关注哦