[發明專利]能夠裝載和運行特定操作系統的單芯片系統

無效

• 申請號: 01107663.1
• 申請日: 2001-03-20
• 公開（公告）號: CN1375769A
• 公開（公告）日: 2002-10-23
• 發明（設計）人: 李燕新
• 申請（專利權）人: 珠海市萬禾網絡技術有限公司
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 珠海知博專利事務所
• 代理人: 梁曉穎

本發明屬于微電子集成電路領域，是有關一種能夠裝載和運行特定操作系統的單芯片系統。

現有技術

現有的微處理器一般都不是針對特定的操作系統(如Linux或Windows?CE)設計的，一般片內只有少量的RAM，沒有ROM。要使用這樣的通用的微處理器構成一個能夠裝載和運行特定操作系統(如Linux或Windows?CE)的微處理器系統，需要在微處理器以外擴展足夠數量的ROM和RAM以及其它外部接口器件。這樣的通用的微處理器與ROM、RAM外圍芯片組裝在電路板上，芯片間用導線連接在一起。

這種通用的微處理器設計的出發點是從硬件的角度考慮，而從軟件和應用的角度考慮較少，更不是針對特定的操作系統(如Linux或Windows?CE)設計的。其設計思想是，用戶的應用需求差別非常大，需要的存儲器如ROM、RAM的數量以及其它外部接口的種類和數量都無法確定，所以存儲器應該放在微處理器芯片之外，由用戶決定需要的存儲器如ROM、RAM的數量以及其它外部接口的種類和數量。這種設計思想是要以一種通用的微處理器結構盡可能多地滿足不同種類的用戶的應用需求，所以這種通用的微處理器芯片上只包含大多數應用所需的通用的部件，如ALU、寄存器組、CACHE、存儲器控制器等，用戶需要根據自己所要采用的操作系統和特定的應用需求，在外部擴展其所需要數量的ROM和RAM以及其它外部接口器件，多個芯片組合在一起才能構成一個可以使用的系統。這樣做的優點是非常靈活，可以適應各種各樣的應用，其中所要用到的ROM、RAM的數量以及外設(如通信接口)的種類和數量是由應用來決定的。

隨著INTERNET的發展，以Linux或者Windows?CE為操作系統的嵌入式系統應用越來越普遍。這類應用的操作系統是確定的，系統運行時需要的資源(如CPU的性能、ROM和RAM的數量)較少，能夠在ROM和RAM中裝載和運行。在許多應用場合尤其是嵌入式系統中，操作系統占有的資源如ROM和RAM的數量、微處理器的運行時間等都是最大的，一般遠遠多于應用程序所占有的資源。所以，在這樣的針對特定操作系統(如Linux或Windows?CE)的應用中，CPU的性能、ROM和RAM的數量等是基本確定的，有時候外部接口的種類和數量也是確定的。這就需要一種集成了CPU、ROM、RAM以及其它外部接口(如總線接口、通信接口)的單芯片系統，它是針對特定操作系統(如Linux或Windows?CE)設計的，它能夠直接運行特定操作系統(如Linux或Windows?CE)及用戶應用程序而無須擴展外部ROM和RAM等芯片。

但目前并沒有這樣的單芯片系統，而都是使用通用的微處理器外加存儲器ROM、RAM和其它芯片構成一個微處理器系統來運行這類操作系統，多個元件安裝在電路板上，元件之間用導線連接在一起。這樣的系統存在如下缺點：

(1)集成度低，需要多個芯片才能夠組成一個可以使用的系統。

(2)系統性能受限制。多個元件需要安裝在電路板上，多個元件之間需要導線連接在一起，這比單一芯片內各個部件間的導線連接長度要長許多，與導線長度相關的分布參數如分布電容和分布電感的值相對較大，限制了整個系統的工作頻率，從而使系統性能受限制。

(3)系統設計難度大?，F代微處理器系統工作頻率很高，所用到的外圍器件如存儲器和網絡器件也都是工作在很高頻率上的復雜器件，把很多個這樣的器件組合在一起構成一個可用的系統，硬件設計難度很大，軟件編程如初始化程序和特定操作系統的驅動程序的編程也很困難。

(4)成本高。實現同一功能，由多個芯片完成其成本一般高于單芯片系統。一般的微處理器其與外部存儲器接口的數據總線、地址總線和控制總線往往占據芯片引腳數目中非常大的一部分，芯片引腳數目很多，成本高。

發明創造的目的