ARM、DSP、FPGA的区别与特点
arm、dsp、fpga的特点和区别
arm(advanced risc machines)是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的risc处理器、相关技术及软 件。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。目前arm在手持设备 市场占有90以上的份额，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由 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fpga的品种很 多，有xilinx的xc系列、ti公司的tpc系列、altera公司的fiex系列等。
区别是什么呢?arm具有比较强的事务管理功能，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，而dsp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。
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使用Weibull分布对可靠性数据建模
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arm(advanced risc machines)是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的risc处理器、相关技术及软 件。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。目前arm在手持设备 市场占有90以上的份额，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由 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。
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