嵌入式处理器和嵌入式操作系统
1.2.1 嵌入式微处理器
嵌入式微处理器有许多种流行的处理器核，芯片生产厂家一般都基于这些处理器核生产不同型号的芯片。本节将主要介绍以下几种嵌入式处理器的架构，以及典型芯片制造商生产的芯片型号。
1. ARM／StrongARM
ARM(Advanced RISC Machines)公司是全球领先的16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商。
ARM公司通过转让高性能、低成本、低功耗的RISC微处理器、外围和系统芯片设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片。
ARM已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标准。
ARM处理器有三大特点：
小体积、低功耗、低成本而高性能；16/32位双指令集；全球的合作伙伴众多。
2. MIPS
MIPS是Microprocessor without Inter---locked Pipeline Stages的缩写，是一种处理器内核标准，它是由MIPS技术公司开发的。
MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次的嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。
2000年，MIPS 公司发布了针对MIPS 32 4Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20Kc处理器内核。
MIPS技术公司既开发MIPS处理器结构，又自己生产基于MIPS的32位／64位芯片。
为了使用户更加方便地应用MIPS处理器，MIPS公司推出了一套集成的开发工具，称为MIPSIDF(Integrated Dev--elopment Framework)，特别适用于嵌入式系统的开发。
3. PowerPC
PowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活。PowerPC处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备等各个方面。
目前PowerPC独立微处理器与嵌入式微处理器的主频从25MHz~700MHz不等，它们的能量消耗、大小、整合程度、价格差异悬殊，主要产品模块有主频350MHz~700MHz PowerPC 750CX和750CXe以及主频400MHz的PowerPC 440GP等。
嵌入式的PowerPC 405(主频最高为266MHz) 和PowerPC440 (主频最高为550MHz) 处理器内核可以用于各种集成的系统芯片(SOC)设备上，在电信、金融和其它许多行业具有广泛的应用。
4. x86
x86系列处理器是我们最熟悉的了，它起源于Intel架构的8080,再发展出286、386、486，直到现在的Pentium4、Athlon和AMD的64位处理器Hammer。从嵌入式市场来看，486DX是当时和ARM、68K、MIPS和SuperH齐名的五大嵌入式处理器之一，8080是第一款主流的处理器。
今天的Pentium和当初的8080使用相同的指令集，这有利也有弊，利是可以保持兼容性，至少10年前写的程序在现在的机器上还能运行；弊是限制了CPU性能的提高。
5. 68K/Cold fire
Motorola 68000(68K) 是出现得比较早的一款嵌入式处理器，68K采用的是CISC结构，与现在的PC指令集保持了二进制兼容。
CISC是个人电脑CPU常用的，Intel、AMD、VIA都采用了CISC指令集，只有Apple电脑中的Power PC使用了RISC架构。最初使用CISC指令集是有道理的，因为CISC指令数量少，执行效率更高，而且当时的CPU时钟频率不同，没有牵涉到现在的超标量和超流水线的问题。
RISC是精简指令集，每条指令长度都一样，有利于简化译码结构，减少处理器的晶体管数量，这对于嵌入式处理器来说是很重要的。
1994年，Motorola又推出了基于RISC结构的68K/Cold Fire系统微处理器。
目前基于该架构的嵌入式微处理器主要有MCF5272，它基于第二代ColdFire V2核心，在66MHz下操作速度为63Dhrystone 2.1MIPS，是迄今最高的V2性能。
1.2.2 嵌入式操作系统
下面介绍国外和国内常用的实时操作系统。
1. 国外著名的实时操作系统
国外实时操作系统已经从简单走向成熟，有代表性的产品主要有VxWorks，QNX，Palm OS，Windows CE等，占据了机顶盒、PDA等的绝大部分市场。
其实，实时操作系统并不是一个新生的事物，从20世纪80年代起，国际上就有一些IT组织、公司开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发。
(1) VxWorks
VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种实时操作系统。VxWorks拥有良好的持续发展能力、高性能的内核以及良好的用户开发环境，在实时操作系统领域内占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、导弹制导、飞机导航等。
在美国的F-16、FA-18战斗机，B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用了VxWorks。它是目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的系统。它支持多种处理器，如x86，i960，Sun Sparc，Moto--rola MC68xxx，MIPS RX000，Power PC， ARM ， StrongARM等。大多数的VxW---orksAPI是专有的。
(2) QNX
QNX是一个实时的、可扩充的操作系统；它部分遵循POSIX相关标准，如POSIX.1b 实时扩展；它提供了一个很小的微内核以及一些可选的配合进程。
其内核仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间中运行。所有其他操作系统服务都实现为协作的用户进程，因此QNX内核非常小巧(QNX4．x大约为12KB)，而且运行速度极快。这个灵活的结构可以使用户根据实际的需求，将系统配置成微小的嵌入式操作系统或包括几百个处理器的超级虚拟机操作系统。
POSIX 表示可移植操作系统接口(Portable Operating SystemInterface,缩写为POSIX 是为了读音更像UNIX)
电气和电子工程师协会(IEEE）最初开发POSIX 标准,是为了提高UNIX 环境下应用程序的可移植性。
然而,POSIX 并不局限于UNIX.许多其它的操作系统,例如DEC OpenVMS 和Windows NT ,都支持POSIX标准,尤其是IEEE Std.1003.1-1990(1995 年修订)或POSIX.1, POSIX.1 提供了源代码级别的C 语言应用编程接口（API）给操作系统的服务程序,例如读写文件.
POSIX.1 已经被国际标准化组织(ISO)所接受，被命名为ISO/IEC 9945-1:1990 标准。
POSIX 现在已经发展成为一个非常庞大的标准族，某些部分正处在开发过程中。POSIX 与IEEE 1003 和2003 家族的标准是可互换的
(3) Palm OS
3Com公司的Palm OS在掌上电脑和PDA市场上占有很大的市场份额。它有开放的操作系统应用程序接口(API)，开发商可以根据需要自行开发所需的应用程序。
目前共有3500多个应用程序可以运行在Palm Pilot上。其中大部分应用程序均为其他厂商和个人所开发，使Palm Pilot的功能得以不断增多。这些软件包括计算器、各种游戏、电子宠物、地理信息等。在开发环境方面，可以在Windows 95/98/NT以及Macintosh下安装Palm Pilot Desktop。 Palm Pilot可以与流行的PC平台上的应用程序(如Word，Excel等)进行数据交换。
(4) Windows CE
Microsoft Windows CE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对从掌上电脑到专用的工业控制器的用户电子设备进行定制。操作系统的基本内核至少需要200KB的ROM。
(5) LynxOS
Lynx Real-time Systems的LynxOS是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统,它遵循POSIX.1a，POSIX.1b和POSIX.1c标准。
LynxOS支持线程概念，提供256个全局用户线程优先级；提供一些传统的、非实时系统的服务特征，包括基于调用需求的虚拟内存， 一个基于Motif的用户图形界面，与工业标准兼容的网络系统以及应用开发工具。
Motif 是开放软件基金（OSF）于1989年推出的一个图形用户界面系统。
由于它融合了多种图形用户界面产品中的优点，因此得到了 OSF 的所有成员及广大第三方厂商的广泛支持。
目前 Motif 已作为软件产品在 OS/2、Unix、Sys V、OSF/1、VMS、Macintosh OS、Ultrix 等48中操作系统平台上实现，并可在PC、工作站、小型机和大型机等各种计算机系统上运行。