自从8048/8051微处理器进入市场以来，已经过去了三十年。它的出现改变全世界对嵌入式微控制器应当是什么样的观点。这么多年来，每种新的微控制器都采用它们的基本结构，每种新产品都作了一些改进，目的是满足应用系统越来越高的要求。最早的结构仍然很重要，而且没有改变，现在是迎接新的多处理器核结构的时候了。这是最新设计的结构，用于二十一世纪的应用系统。在本文中，我们将讨论在结构设计方面的根本变化──由于需要更高的运作速度同时要省电，推动这种结构的出现。

    二十世纪的应用系统

    在二十世纪，一般的应用系统使用8位微控制器，它能够读取传感器的信号。这类微控制器能够进行少量的数据处理，有一些i/o，大约是并行的，以便把字符送往显示器，或者把一个字节数据送到磁带或者其他的数据记录设备上记录下来。有一些i/o能够对简单的键盘或者一组开关进行扫瞄，全部工作可以用芯片上的时实时时钟信号在要求的时间内完成。利用芯片上的时钟提供的精确时间信号，同步地传送数据，执行其他按时间进行的任务。

    这些应用系统使用的存储器并不多，也许只是64到256字节的ram存储器，大多数是集成在芯片上。有一些微控制器也能够访问外部存储器，最初的接口只不过是地址和数据总线，它们通过处理器读取数据，在软件的控制下把数据送往外面的存储器或者取出来。

    所以，人们着眼于在要求的时间之内控制i/o，处理器进行的实际数据处理工作是很少的。这是因为处理器处理数据的能力非常有限，而且时钟的频率很低，只有几兆赫兹。尽管这些芯片处理数据的能力有限，对于大量简单的应用，从室内温度控制器到简单的家庭自动化系统，是绰绰有余的了。事实上，我是用最近推出的手持计算机撰写这篇文章的。这台计算机使用从最早的8048芯片衍生出来的微控制器专门读取我在键盘上的动作。随着时间的推移，出现了更小、功能更少的处理器，它的价钱较低。同时，出现了比较先进的，字长为16位和32位的其他微控制器，它们包含速度快得多、复杂得多的外部存储器接口，它们使用dma控制器电路。然而，基本的想法仍然没有变。在一块芯片上有一两个处理器，从输入线上读取数据，把数据送到输出线上，按照需要改变i/o控制引脚。这些都是使用外面的实时时钟基准信号。

    消费类电子产品推动二十一世纪应用系统的发展

    但是，现在应用系统有了很大变化。除了用传统的位触发（bit banging）方式，增加新的处理功能──算法的处理。今天，大量的应用系统是消费类多媒体系统，包括小小的mp3音乐播放器到具有视像功能的移动电话。而且期待已久的高分辨率电视也开始蜂拥而来，由于高分辨率电视的出现，突然之间，消费者们认识到他们需要家庭网络，在房间之间传送视频节目和音乐。

    多媒体的功能

    所有新型消费类应用系统的核心部分都有数字量数据，这就是说显示和播放这些数据的器件中需要进行大量的数字信号处理。在设计用于多媒体的各种文件格式时，已经考虑到使用数学算法进行数字处理──快速富利叶变换（fft），离散余弦变换（dct）等等。在多媒体应用系统中需要宽频带，它要求二十一世纪的处理器有专门的电路来处理这些算法。但是仍然需要早期使用的通用i/o和实时时钟。新的芯片两者都需要！

    面向位流

    因此早期的处理器把外部存储器看成是应用系统的数据源，也是应用系统中数据的去向。现代处理器要能够操作来自互联网、usb和1394以及电缆和人造卫星电视服务系统传过来的高速位流数据。消费类产品，例如相机、mp3播放器，甚至是移动电话，都普遍使用usb 2.0接口，要求速度达到480 mb/s。视像应用系统通常使用1394接口，速度为200/400/800 mb/s。现在千兆位的以太网甚至已经开始在家庭中出现，它的数据传送速度还更高。今天的处理器要处理这么高的数据速度，按照二十世纪的标准，速度之快不可思议。

    更严重的是，高分辨率音像网络联合会（hana）用于家用网络的新标准认为four 1394的位流速度会高达800 mb/s。mp4格式的数据假定