Microchip | SMART SAM L10/SAM L11中的直接存储器访问控制器（DMAC）支持存储器和外设之间的传输，从而减轻CPU处理这些任务的负载。DMAC可在最少CPU干预的情况下实现高数据传输速率，并释放CPU时间。它包含直接存储器访问引擎和循环冗余校验（CRC）引擎。通过访问所有外设，DMAC可以处理通信模块之间的数据自动传输。

本应用笔记演示了使用或不使用DMA执行应用程序时的CPU使用率。使用ADC对来自光传感器的模拟数据进行采样，并将数据发送到USART。在本文中，计算CPU使用率时考虑了使用和不使用DMA进行数据传输这两种情况。

一直以来，总以为CPU内部真是如当年学习《计算机组成原理》时书上所介绍的那样，是各种逻辑门器件的组合。当看到纳米技术时就想，真的可以把那些器件做的那么小么？直到看了Intel CPU制作流程及AMD芯片的制作流程的介绍不禁感慨，原来科技是如此的发达。

本文我们以Intel为例对CPU的工作原理做简单介绍，仅仅是简单介绍，那么AMD，ARM，MIPS甚至PowerPC你应该会触类旁通才对。

Intel公司的CPU发展历程

1968年7月18日，鲍勃·诺斯和戈登·摩尔的新公司在美国加利福尼亚州，美丽的圣弗朗西斯科湾畔芒延维尤城的梅多费大街365号开张了。并在成立不久斥资15000美元从一家叫INTELCO的公司手中买下了Intel名称的使用权。由此Intel这位半导体巨人开始了他在IT行业传奇般的历史。

1971年11月15日，这一天被当作全球IT界具有里程碑意义的日子而被写入许多计算机专业教科书。Intel公司的工程师特德·霍夫发明了世界上第一个微处理器 —— 4004。

今天，首先学习单片机的基本构成和工作原理，以及外围功能电路，然后，挑战一个实际单片机的运行。

单片机是控制电子产品的大脑

现如今，我们生活中的许多电器都使用了单片机。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关，LED就闪烁的儿童玩具。那么，单片机在这些电器中究竟做了些什么呢？

单片机是这些电器动作的关键，是指挥硬件运行的。例如：接收按钮或按键的输入信号，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

那么，单片机是如何构成的呢？如图1所示。

单片机是由CPU、内存、外围功能等部分组成的。如果将单片机比作人，那么CPU是负责思考的，内存是负责记忆的，外围功能相当于视觉的感官系统及控制手脚动作的神经系统。

cpu是数字处理系统中的一个重要环节。在我看来，单片机、微处理器、dsp都可以称作是cpu，只是它们的侧重点有所不同罢了。具体来说，传统意义上的单片机更偏重于嵌入式的计算，比如说我们经常使用的51、avr、arm芯片中不仅仅含有了运算和控制功能，它还涵盖了定时器、串口、并口、usb、i2c总线等外部资源。cpu一般只是作为dsp的一个核存在，它通常还会包含另外一个核，专门用于数字信号的处理工作。而微处理器，也就是我们经常说的pc上的处理器，它的工作比较单一，专注于计算和控制功能的处理，因此一般来说在这方面的性能上面，单片机和dsp都是不能和它相比的，有了南桥芯片和北桥芯片的帮助，pc的微处理器就可以专注于自己的本职工作了，效率上面也会有一个很大的提高。

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。

微控制器的作用

在工业应用中，微控制器的作用是控制和协调整个设备的动作，通常需要程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、定时与控制电路，以及脉冲源、中断等共同完成。

机器视觉在工业自动化系统中的应用已经有一定的历史，它取代了传统的人工检查，提高了生产质量和产量。我们已经看到了相机在计算机、移动设备和汽车等日常生活设备中的迅速普及，但是机器视觉的最大进步莫过于处理能力。随着处理器的性能以每两年翻一番的速度不断提升，以及多核CPU和FPGA等并行处理技术日益受到关注，视觉系统设计人员现在可以应用复杂的算法来可视化数据，并创建出更加智能的系统。

性能的提高意味着设计人员可以获得更高的数据吞吐量，从而实现更快速的图像采集，使用更高分辨率的传感器，并充分利用市场上具有最高动态范围的一些新款相机。性能的提高不仅可让设计人员更快速地采集图像，而且还能更快速地处理图像。预处理算法（如阈值和滤波）或处理算法（如模式匹配）也可以更快速地执行。最终设计人员能够比以往更快地基于可视化数据制定决策。

德州奥斯汀NI总部数据采集和控制产品市场经理，主要负责机器视觉领域的Brandon Treece认为，随着视觉系统越来越多地集成最新一代多核CPU和强大FPGA，视觉系统设计人员需要了解使用这些处理元件的好处和得失。他们不仅需要在正确的硬件上运行正确的算法，还需要了解哪些架构最适合作为其设计的基础。

内联处理和协处理

单片机CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：无条件传送方式，查询传送方式和中断传送方式。我们以单片机与微型打印机接口为例讲述这三种方式。假定用户要打印三个数据，这三个数据保存在单片机的内部数据存储器10H,11H,和12H中，8051用并口P2与微型打印机的并行数据口DB进行数据交换。

（1）无条件传送方式

CPU和GPU都是具有运算能力的芯片，CPU更像“通才”——指令运算(执行)为重+ 数值运算，GPU更像“专才”——图形类数值计算为核心。在不同类型的运算方面的速度也就决定了它们的能力——“擅长和不擅长”。

芯片的速度主要取决于三个方面：微架构、主频、IPC(每个时钟周期执行的指令数)。

1．微架构

从微架构上看，CPU和GPU看起来完全不是按照相同的设计思路设计的，当代CPU的微架构是按照兼顾“指令并行执行”和“数据并行运算”的思路而设计，就是要兼顾程序执行和数据运算的并行性、通用性以及它们的平衡性。CPU的微架构偏重于程序执行的效率，不会一味追求某种运算极致速度而牺牲程序执行的效率。

CPU微架构的设计是面向指令执行高效率而设计的，因而CPU是计算机中设计最复杂的芯片。和GPU相比，CPU核心的重复设计部分不多，这种复杂性不能仅以晶体管的多寡来衡量，这种复杂性来自于实现：如程序分支预测，推测执行，多重嵌套分支执行，并行执行时候的指令相关性和数据相关性，多核协同处理时候的数据一致性等等复杂逻辑。

通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug；一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。

一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box，AT91M系列）内置模块的寄存器，象UART，TImers，GPIO等等的寄存器。

上面说的只是JTAG接口所具备的能力，要使用这些功能，还需要软件的配合，具体实现的功能则由具体的软件决定。

例如下载程序到RAM功能。了解SOC的都知道，要使用外接的RAM，需要参照SOC DataSheet的寄存器说明，设置RAM的基地址，总线宽度，访问速度等等。有的SOC则还需要Remap，才能正常工作。运行Firmware时，这些设置由Firmware的初始化程序完成。但如果使用JTAG接口，相关的寄存器可能还处在上电值，甚至时错误值，RAM不能正常工作，所以下载必然要失败。要正常使用，先要想办法设置RAM。在ADW中，可以在Console窗口通过Let 命令设置，在AXD中可以在Console窗口通过Set命令设置。

就如电源是PC的心脏一样，主板和显卡上的供电模块也是它们各自的心脏，搭载在身上的各种芯片能否正常工作，就看它们的供电电路是否足够强悍了。因此，在我们的显卡和主板评测中，它们的供电模块会是一个很重要的评分项目。那么主板和显卡上的供电模块由什么元件组成，又是如何工作的呢?今天我们就来扒一扒那些关于板卡供电模块的二三事。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-08/wen_zhang_/100007354-23674-k1.j…; alt=“” width="600"></center><center>典型的4相供电电路</center>

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