Vorteile von Embedded Systems

Eingebette Systeme,
Architekturen,
SoCs
Re-Usable Content in 3D- und Simulationssystemen,
Manfred Thaller, Hist.-Kult.-Informationsverarbeitung
Sommer-Semester 2014
Felix Constantin Kraft
Vorteile von Embedded Systems
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Entwurf entsprechend spezialisiertem
Aufgabenbereich, bedeutet:
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Reduzierte Chipgröße
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Geringer Energieverbrauch
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Niedrige Kosten
Rechner-Architekturen
Zwei grundlegende Architekturen des RechnerAufbaus:
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Von-Neumann (Princeton)
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Harvard
Architekturen
Harvard vs Von-Neumann
Harvard
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Daten- und ProgrammSpeicher sind
physikalisch getrennt
Ein Daten-Bus und ein
Programm-Bus
Nur ein Schritt notwendig
um Befehl und
dazugehörige Daten zu
laden
Von-Neumann
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Daten und Programm
werden im selben
Speicher gehalten
Ein Bus, um Daten und
Instruktionen zu laden
Deshalb zwei Schritte
zur Verarbeitung eines
notwendig (Daten laden,
Befehl laden)
Architekturen
Harvard vs Von-Neumann
Von-Neumann-Architektur
(Quelle: Wikipedia)
Architekturen
Harvard vs Von-Neumann
Harvard-Architektur
Harvard vs Von-Neumann
Von-Neumann
Harvard
http://www.mbedlabs.com/2013/05/difference-between-harvard-and.html
Vorteile Harvard-Architektur
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Durch die Trennung von Daten- und Steuerbus
kann während der Ausführung eines Befehls
schon der nächste Befehl vom
Programmspeicher gelesen werden
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In der von Neumann-Architektur wären hierfür zwei
Bus-Zyklen notwendig
Erhöhte Betriebssicherheit durch saubere
Trennung von Daten und Befehlen
Nachteil: nicht benötigter Datenspeicher kann
nicht als Programmspeicher genutzt werden
Typische Bestandteile eines SoC
Watch dog timer (WDT)
Die Peripherie eines des Systems ist meist wesentlich
langsamer als die CPU, was bedeutet, dass die CPU
mit ihrer Arbeit längst fertig ist, während die von ihr
veranlassten Aktionen von der Peripherie ausgeführt
werden, dadurch entstehen Wartezeiten, in denen die
CPU nichts zu tun hat. Der Watchdog-Timer versetzt
sie dann in den "Schlaf", d.h. verringert die StromZufuhr auf Minimal-Bedarf, bis sie wieder gebraucht
wird.
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Besonders nützlich bei batteriebetriebenen Systemen
Typische Bestandteile eines SoC
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Analog-Digital-Konverter (ADC)
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Digital-Analog-Konverter (DAC)
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Analoge Komparatoren
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Pulsweitenmodulation (PWM)
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Zeitgeber
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Kommunikationsschnittstellen (I2C, CAN, USB)
Links
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bit.ly/von-neumann-vs-harvard
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http://bit.ly/neumann-vs-harvard-grafisch
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bit.ly/neumann-simulator

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