内核之战不简单

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    对于CPU和OS，许多人都能说出个子丑寅卯，但是谈论的往往只是通用CPU和OS，而这相对于嵌入式应用而言，只能算是一个小CASE.嵌入式微控制器（MCU）/微处理器（MPU）的应用范围正在变得越来越广，

在通信基础设施、手机、大型家电、消费电子、汽车、工控等领域的需求也不断攀升，俨然已成为半导体产业发展的强劲动力。单以汽车电子为例，目前一部中档汽车采用的MCU数量大约是40～50片，而高档车型可达到80甚至100片之多。根据IC-Insights统计，全球车用微控制器市场在2004年就达到了44.7亿美元的规模，而到2008年这一数字将增长到66.2亿美元。

    8位持续增长

    上个世纪90年代以来，许多人曾大胆预测，认为8位MCU/MPU即将退出舞台。然而事实证明，这一预测是错误的。虽然目前市场上16位和32位产品很常见，但是8位微控制器的需求仍持续增长，大体能占到目前全球微控制器市场120亿美元年销售额的一半。根据预测，8位微控制器市场到2010年以前仍将保持高速增长的态势。

    MCU的应用没有边界，这让它一步步深入到人们的日常生活之中。根据Dataquest市场调查显示，2002～2007年间，不同位MCU的出货量仍呈现向上增长的趋势。8位MCU能坐拥市场半壁江山且成长稳定，主要是其功能特性及价格区间最符合现阶段众多应用所需，在汽车电子、消费性电子、电脑及PC周边、电信与通信、办公室自动化、工业控制等六大市场都有广阔发展空间。

    推动8位市场快速发展及成长的动力主要来自于：8位内核产品性能的大幅提升，芯片内建功能不断增强，封装体积不断缩小，功耗不断降低等。今天，这类组件已能提供高达100MIPS的性能，这在几年前绝对是无法想像的事情。

    而为了在众多竞争对手间脱颖而出，MCU业者也不断推出高集成性及高稳定性的产品。尤其是针对目前全面影像化的便携式电子产品应用，厂商是否能推出高集成度的产品更成为胜出的关键。目前许多业者都有计划在8位内核产品上加大投入计划，如ARM公司8位内核持续发展，而飞思卡尔则是推出超低端8位MCU内核，以满足用户对体积更小、更加经济高效的解决方案的需求，能够提高集成度，同时保持低价位。

    32位的迁移之路

    在PC领域，CPU从16位到32位，再到64位甚至128位，可以说是顺理成章的。但是对于嵌入式系统而言，这些规则可能会发生变化。

    目前，32位嵌入式微处理器的市场份额突飞猛进，32位微控制器的年销售额已经达到了30亿美元。对OEM来说，从4位到8位再到16位是一个自然的转变过程，这些器件一般采用自主研发的操作系统，专注于某一应用，但由16位向32位转变则可能并非顺理成章。专家认为，大多数嵌入式系统客户对采用16位或32位内核芯片并不在意，他们只是希望以合适的价格获得良好的性能。当然，肯定也会有一些客户为了获得良好的性能，需要集成式系统级芯片内核，因而要求采用32位微处理器。

    从4位微控制器转换到8位控制器相当容易，向16位方向发展也不太复杂，但32位芯片则复杂得多，必须投入巨资组织专门的开发队伍。微控制器客户通常认同这样一句格言：如果没有坏透，就不要去修理它。采用16位芯片的客户很少会转而使用32位器件，但芯片供应商如果能在32位芯片中提供更多功能，特别是通过软件方式提供这些功能，那么吸引力就会很大。例如，当以无线方式传输大量数据时，如果能够在单芯片解决方案中采用32位嵌入式微处理器替代DSP内核，那就可能赢得客户。

    目前的某些应用已经从16位发展到32位，譬如为了让汽车的引擎和传动控制达到环保要求，厂商必须采用运算能力更强的芯片，而这一要求已经超出了16位内核芯片的处理能力。另外，一些高端打印机、扫描仪、DVD和PDA也已经开始采用32位微控制器。

    16位并不言退

    在微控制器的发展中，8位、16位、32位产品比翼齐飞，但是发展趋向却是32位产品的成本进一步降低、8位产品的性能不断提高，因而16位产品的市场空间越来越小。因此，兼顾8位内核产品的低成本和32位产品高性能的发展方向很受业界推崇。

    飞思卡尔半导体就在最近公布了其微控制器路线图。未来，8位的RS08和32位的ColdFire两大架构共存，重点发展具备针脚兼容的8位和32位设备特性，并将共享外围设备和一套通用开发工具。飞思卡尔计划扩展低端和高端8位系列产品，将推出更低成本的改进产品，适合于刚接触微控制器的新设计者，另外还将面向那些需要更多高端功能的8位产品的资深设计者，提供增强的外围设备和扩展内存选择。同时，在32位产品领域，飞思卡尔将继续降低ColdFire系列的成本，以低成本架构的价位，提供32位的性能。到2006年底，飞思卡尔计划推出针脚兼容设备，这些设备能够让8位设计轻松升级到32位性能，同时保持相同的外围设备接口。

    不过16位MCU并不会退出市场。例如，车用微控制器应用领域，8位和16位MCU因其成本优势占据主导地位，而32位MCU多用于高档车型。根据有关资料显示，8位微控制器应用领域包括车内空调系统、电动窗、电动座椅、电动后视镜；16位微控制器在防滑煞车系统、车身稳定控制、安全气囊系统、引擎控制单元、车速控制、智能遥控车门开关等领域应用；32位微控制器应用领域则包括驾驶者信息系统、多媒体系统、娱乐系统；64位微控制器应用领域则在车用蓝牙无线传输、车用802.11无线传输。可以看出，随着汽车电子系统的功能需求日趋复杂，车用微控制器也一路从低端向高端演进。

    由于微控制器的应用需要更多的连接和功能，设计人员面临着提高性能和缩短开发周期的双重压力。因此，在选择芯片时，开发工具和软件将是决定性因素。飞思卡尔就计划增强其CodeWarrior Development Studio产品，提供自动代码生成，让首次使用的用户只需7次点击，即可创建工作项目。

    专家认为，兼顾8位内核产品的低成本和32位产品的高性能，可以说是未来几年嵌入式领域的发展方向。当然，我们更希望，当设计师从具备外围设备并支持各种应用的控制器中进行选择时，产品的位数差别最终变得无关紧要。

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