Linux 驱动开发学习笔记（七）

米格丽奥

处理器作为一种高科技产品，其技术含量非常高，目前全世界只有少数厂商能够设计。 这些厂商主要有 Intel、AMD、ARM、中国威盛、Cyrix 和 IBM 等。目前，处理器在嵌入 式领域应用十分广泛，各大厂商都推出了自己的嵌入式处理器，嵌入式处理器主要有 Intel 的 PXA 系列处理器、StrongARM 系列处理器、MIPS 处理器、摩托罗拉龙珠 （DragonBall） 系列处理器、日立 SH3 处理器和德州仪器 OMAP 系列处理器。了解这些嵌入式处理器的特性，是驱动开发人员必须补的一课，所以本节将对这些常用的处理器进行简要的介绍。
1．Intel 的 PXA 系列处理器
     为了配合微软 PocketPC 2002（掌上电脑）系统对性能越来越苛刻的需求，Intel 于 2002 年发布了一款 StrongARM 处理器的改进产品——Xscale 架构的 PXA 系列处理器。这个系列最大的改进就在于较大地提高了性能，并且全面兼容旧款产品。这个系列包括了频率为 200MHz 的 PXA210 和频率为 400MHz 的 PXA250 及它的最新改进型号 PXA255（加宽了 总线频率）。这个系列的处理器已经被广泛应用于新一代的 PocketPC2002/2003 上。不过， 时至今日，这种处理器已经不再流行了。
     PXA 系列处理器的优点是性能和通用性都得到了提高，具备了一些先进特性。例如， 无线局域网、通用串行总线和蓝牙等技术。另外，新的处理器推出也很好地统一了 PocketPC 使用的处理器的规范。更值得一提的是，频率较低的 PXA210 在超频到 300MHz 时依然能够稳定运行。
    PXA 系列处理器的缺点是：此款处理器在缺乏软件支持的情况下，在性能上会被打折 扣，甚至略低于旧款的 StrangARM 处理器。可见 Intel 在手持设备处理器上面对的问题还 是相当多的。
    PXA 系列处理器得到了较为广泛的使用，其代表产品有康柏 iPAQ 1910/20、iPAQ3970、SONY TG50 和宏基的 n10 等众多机型，并且在一些智能电话（SmartPhone）系统上也得到了应用。
2．StrongARM 系列处理器
     即使目前 WinCE 系统已经流行，但是还要介绍一下 StrongARM 这款处理器。 StrongARM 系列处理器是 Intel 旗下的 ARM 公司推出的，一款旨在支持 WinCE3.0 PocketPC系统的 RISC（精简指令集）处理器，简称 ARM 处理器。ARM 处理器由 ARM 公司设计，与 MIPS 公司类似，采用发放许可权方式，由其他公司生产。较早期的 Pocket PC 中使用的 ARM 处理器是由 Intel 公司推出的 StrongARM SA-1110，工作频率为 206MHz，32 位的处理器，内建 8KB 的高速代码缓存和 16KB 数据缓存。该处理器主要使用在 Compaq iPAQ H3100 和 H3600 等系列系统上。该系列处理器主频在 100MHz～206MHz 之间，这款处理器也是微软的 Pocket PC 战略的奠基石。在此之前，市场上的 WinCE 设备正被不同的 CPU造成的软件兼容性问题困扰着。
     StrongARM 系列处理器的优点是该系列处理器的性能较高。并且使用了基于 Strong-ARM 处理器的终端设备不用再担心兼容性的问题，2000 年后开发的软件基本都能运行。
     StrongARM 系列处理器的缺点是：功耗过大一直是困扰高频率处理器的首要问题，而 Strong-ARM 处理器的架构已经不允许它的频率再得到提升了。另一方面，该系列处理器在多媒体方面的表现也并没有人们预料的那样好。
     StrongARM 系列处理器得到了广泛的应用，其代表产品有康柏 iPAQ 3630、NEC MP300等一些基于 PocketPC/WinCE3.0 的机型。另外许多中国台湾的厂商也推出了很多基于该系列处理器的产品。
3．MIPS 处理器
     MIPS 实际上是芯片设计商 MIPS Technologies 公司的名字。MIPS Technologies 公司并不生产芯片，它只是把设计许可给其他公司，由其他公司制造生成，例如 NEC 就是其主要合作厂商。NEC 是所有用于 Pocket PC 的 MIPS 处理器的制造商。所有 Pocket PC 上使用的MIPS 处理器都是 64 位处理器。MIPS Vr4121 处理器内建 8KB 的高速数据缓存和 16KB 的高速代码缓存；MIPS Vr4122 处理器内建 16KB 的高速数据缓存和 32KB 的高速代码缓存；
    而 MIPS Vr4181 处理器内建 4KB 的高速数据缓存和 4KB 的高速代码缓存。因缓存的大小不同，价格也有所不同，应该根据需要选择合适的处理器类型。Pocket PC 上使用的 MIPS处理器的时钟频率范围为 70MHz 到 150MHz 之间，其应用十分广泛。
4．摩托罗拉龙珠（DragonBall）系列处理器
     摩托罗拉在 1995 年推出了第一款龙珠芯片，它的推出主要是为了应对 Intel 等厂商的竞争。摩托罗拉龙珠处理器走的是低功耗低成本的路线，虽然处理速度没有优势，但却特别适合小巧的 PDA 使用。因此摩托罗拉设计的龙珠系列处理器可以算是掌上电脑里的奔腾一代处理器，是一款具有历史意义的 CPU。
    龙珠系列处理器的优点是：龙珠处理器的主频在 16MHz～66MHz 之间，型号分别有EZ、VZ 和最快的 MX1。它们共同的特点是低功耗，低频率，稳定性好。早期的黑白机型甚至能够创造持续开机 20 小时的记录。
    龙珠系列处理器的缺点是：缺少了多媒体的支持能力和一些高级应用协议接口的能力（如安全加密、无线局域网、MPEG 解码）。它在多媒体方面的局限性使得终端设备制造商很难把其用于多媒体领域，而通过外加芯片的方式不仅增加了成本，而且也使原来龙珠著称的省电特性也不复存在。
    龙珠系列处理器的代表产品有 Palm M 系列（M515，M130）、早期的 Vx、IIIc 及最新的黑白机 Zire。已并入 Palm.inc 的 Handspring 所推出的 Deluxe 系列和 Tero 系列智能电话。
5．日立 SH3 处理器
SuperH3（SH3）处理器由日立（Hitachi）公司生产，该公司设计并生产这些芯片。SH3 处理器比较少见，只使用在惠普 Jornada 540 系列 Pocket PC 上（型号为 SH7709A）。SH7709A处理器是一个 32 位的处理器，内建 16KB 一体化高速缓存，工作频率为 133MHz。
6．德州仪器 OMAP 系列处理器
    OMAP 是一款面向多媒体操作系统的高性能低功耗处理器。它集成了包括一个数字协处理器在内的多媒体单元，并且加入了 GSM/GPRS 接口和蓝牙无线协议等一些当前的高级功能。由于其较低的主频和对外设的广泛支持，OMAP 获得了 Palm 公司的认可，成为了旗下 Palm OS5 产品的标准处理器。
     OMAP 的优点是：接口全面，并且具有较低的功耗和不错的性能表现。其在 Palm OS5 系统上的运用很好地延续了 Palm 一向给人的省电、程序效率高的印象。
     OMAP 的缺点是：耗电基本和旧款的彩色机型持平，但想要达到昔日的辉煌是不可能了。而且面对处理 MPEG 流和一些解码动作的应用时，其绝对性能还是逊于 Strong-ARM 处理器。
.........................
备注：
于作者水平，难免有理解和描述上有疏漏或者错误的地方，欢迎共同交流；部分参考已经在正文和参考文献中列表注明，但仍有可能有疏漏的地方，有任何侵权或者不明确的地方，欢迎指出，必定及时更正或者删除；文章供于学习交流，转载注明出处。