但凡专门从事科技有关组织工作的TX,很大都听闻过PDP和电脑系统。我们都知道,这两个术语,和硬体控制系统有著非常紧密的关系。但是,如果要问具体内容甚么是PDP,甚么是电脑系统,它们之间到底有甚么差别,我相信大部分人并不能说明清楚。

今天,黄米君就给我们做一个进阶科学普及,详解上述问题的标准答案。在此之后,我也别忘了嘿嘿,他们常说的51、STM32,到底是甚么。▉ 甚么是PDP首先,他们来看看甚么是PDP。PDP,一般是指PDP控制系统,英语叫做:embedded system。PDP合作开发,只不过是对PDP控制系统的合作开发。IEEE(美国电机和电子零件技师联合会)对PDP控制系统的表述是:“用作控制、监控或者远距操作电脑和电子设备的器”。国内学界的表述更加具体内容一些,也更容易认知:PDP控制系统,是以应用领域为服务中心,以电子零件计算机系统为依据,应用软件硬体可上色,适用于作对功能、安全性、生产成本、表面积、耗电有严格把关的专供计算机系统控制系统。以应用领域为服务中心,表明PDP系统是有明确实际商业用途的。以电子零件计算机系统为依据,表明它只不过是一种特殊的计算机系统。软硬体可上色,表明它有极强的稳定性和可订制能力。专供计算机系统控制系统,“专供”所相关联的,是“通用型”。他们常见的对个人PC、笔记型电脑、网络系统伺服器,可以用作多种商业用途,是“通用型计算机系统控制系统”。PDP控制系统到底具体内容应用领域于什么样“专供”方向呢?总括如下表所示:对个人通讯与影视娱乐控制系统:智能手机、单反相机、音乐创作MP3、可佩戴家用电器、PSP街机家用电器类:卫星电视、Alzonne电脑、智能家用电器办公电子设备自动化:打印机,复印机、传真机医疗电子零件类:生化分析仪、血液分析仪、CT网络通讯类:通讯类交换电子设备、网络电子设备 (交换机、路由器、网络安全)汽车电子零件类:引擎控制、安全控制系统、汽车导航与影视娱乐控制系统工业控制类:工控机、交互式终端 (POS、ATM)、安全监控、数据采集与传输、仪器仪表军事及航天类:无人机、雷达、作战电脑

PDP控制系统的应用领域领域上述这些领域,都使用了PDP控制系统。这还只是冰山一角。可以说,PDP控制系统完完全全地包围了他们,时刻影响着他们的组织工作和生活。PDP控制系统,既然是一个计算机系统控制系统,那么肯定离不开硬体和应用软件。一个PDP控制系统的典型架构如下表所示:
注意,最重要的是PDP操作控制系统和PDP微处理器。从硬体角度来看,PDP控制系统是以处理器(CPU)为核心,依靠总线(Bus)进行连接的多模块控制系统:
和对个人PC是一样的方式下面这张图,是一个PDP控制系统的实物样例:

中间偏左上角,S3C2440,是CPU,中间是RAM,然后还有ROM、网卡、串口、电源等等。可以看出,PDP控制系统麻雀虽小,五脏俱全。▉ 甚么是“电脑系统”?PDP控制系统的核心,是PDP处理器。嵌入式处理器一般分为以下几种典型类型:
PDP微控制器MCU(Micro Control Unit)
MCU内部集成ROM/RAM、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串口、A/D、D/A、FLASH等。典型代表是8051、8096、C8051F等。
PDPDSP处理器(Digital Signal Processor)
DSP处理器专门用作信号处理,在控制系统结构和指令算法进行了特殊设计。在数字滤波、FFT、频谱分析中广泛应用领域。典型代表是TI(德州仪器)公司的TMS320C2000/C5000系列。
PDP微处理器MPU(Micro Processor Unit)
MPU由通用型处理器演变而来,具有较高的性能,拥有丰富的外围部件接口。典型代表是AM186/88、386EX、SC-400、PowerPC、MIPS、ARM系列等。此外,还有PDP片上控制系统SoC(System on Chip)和可编程片上控制系统SoPC(System on a Programmable Chip)。他们的电脑系统,就属于上述的第一种——MCU(PDP微控制器)。

他们来详细介绍一下它。电脑系统,又称为单片微控制器,英语叫Single-Chip Microcomputer。它只不过是一种集成电路芯片,是通过超大规模集成电路技术,将CPU、RAM、ROM、输入输出和中断控制系统、定时器/计数器等功能,塞进一块硅片上,变成一个超小型的计算机。这么说来,电脑系统不是一个PDP控制系统?别急,他们往下看。“电脑系统”只不过是一种古老的叫法。以前半导体工艺技术不成熟,不同的功能无法做进一个芯片(Chip),所以会有多片机。现在半导体技术早已非常发达,所以不存在多片机。但是,“电脑系统”的叫法却一直延用至今。很多高校老师喜欢强调电脑系统姓“单”,除了指电脑系统只是一个硅片之外,更多是指电脑系统的功能单一,它是完成运算、逻辑控制、通讯等功能的单一模块。即便它性能再强大,功能依然是单一的。电脑系统技术从上世纪70年代末诞生,早期的时候是4位,后来发展为8位,16位,32位。它真正崛起,是在8位时代。8位电脑系统功能极强,被广泛应用领域于工业控制、仪器仪表、家用电器汽车等领域。他们在研究电脑系统的时候,经常会听到两个词——51电脑系统、STM32。我来介绍一下它们到底是甚么。51电脑系统,只不过是一系列电脑系统的统称。该系列电脑系统,兼容Intel 8031指令控制系统。它们的始祖,是Intel(英特尔)的8004电脑系统。注意,51电脑系统并不全是英特尔公司的产品。包括ATMEL(艾德梅尔)、Philips(飞利浦)、华邦、Dallas(达拉斯)、Siemens(西门子)、STC(国产宏晶)等公司,也有很多产品属于51电脑系统系列。

ATMEL公司的51电脑系统,AT89C51

这是一个51电脑系统的合作开发板,中间那个芯片才是51电脑系统51电脑系统曾经在很长时间里都是市面上最主流、应用领域最广泛的电脑系统,占据大量的市场份额。51电脑系统只不过放在现在毫无技术优势,是一种很老的技术。之所以它的生命力顽强,除了它曾经很流行之外,还有一个原因,是英特尔公司彻底开放了51内核的版权。所以,无论任何单位或对个人,都可以毫无顾忌地使用51电脑系统,不用付费,也不用担心版权风险。此外,51电脑系统拥有雄厚的存量基础和群众基础。很多老项目都是用的51电脑系统,出于生产成本的考虑,有时候只能继续沿用51电脑系统的技术进行升级。而且,很多老一辈的技师,都精通51电脑系统合作开发技术。所以,51电脑系统的生命力得以不断延续。再来看看STM32。STM32,是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的通用型型单片机。
STM32电脑系统意法半导体(STMicroelectronics)是世界最大的半导体公司之一,于1987年6月成立,是由意大利的SGS微电子零件公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics 将公司名称改为意法半导体有限公司。

意法半导体LOGO
ARM公司以前黄米君给我们介绍过。它是目前全球做芯片设计最厉害的公司之一,利用智能手机芯片的快速发展而崛起,占有物联网市场极大的份额。在电脑系统领域,ARM的Cortex-M内核拥有压倒性的优势,已经成为绝对的主流。很多半导体公司都放弃了自己原先的架构,转做ARM架构的电脑系统。
STM32单片机合作开发板STM32的硬体配置可以满足大部分的物联网合作开发需求,合作开发工具和有关的文档资料齐全,已经成为目前电脑系统学习的首选对象。
▉ PDP和电脑系统的差别
说到这里,他们来看看,PDP和电脑系统的差别到底是甚么。
从前文的介绍来看,PDP控制系统是一个大类,电脑系统是其中一个重要的子类。PDP控制系统像是一个完整的计算机系统,而电脑系统更像是一个没有外设的计算机系统。以前电脑系统包括的东西并不算多,两者的硬体差别较为明显。但是,随着半导体技术的突飞猛进,现在各种硬体功能都能被做进电脑系统之中。所以,PDP控制系统和电脑系统之间的硬体差别越来越小,分界线也越来越模糊。
于是,人们倾向于在应用软件上进行区分。
从应用软件上,行业里经常把芯片中不带MMU(memory management unit,内存管理单元)从而不支持虚拟地址,只能裸奔或运行RTOS(实时操作控制系统,例如ucos、华为LiteOS、RT-Thread、freertos等)的system,叫做电脑系统(如STM32、NXP LPC系列、NXP imxRT1052系列等)。同时,把芯片自带MMU可以支持虚拟地址,能够跑Linux、Vxworks、WinCE、Android这样的“高级”操作控制系统的system,叫做PDP。在某些时候,电脑系统本身已经足够强大,可以作为PDP控制系统使用。它的生产成本更低,合作开发和维护的难度相对较小,尤其是针对一些针对性更强的应用领域。而PDP控制系统理论上性能更强,应用领域更广泛,但复杂度高,合作开发难度大。
▉ PDP和电脑系统的学习价值
最后他们来说一说PDP和电脑系统的学习价值,到底有没有必要学习PDP和电脑系统。
最近这些年,有一句话被广泛传播,那是——“应用软件为王”。人们普遍认为应用软件知识的价值远远大于硬体,而学习应用软件,专门从事应用软件方向,会更容易找到组织工作,找到更高收入、更有前途的组织工作。而PDP和电脑系统,往往被归为“硬体”方向,遭人“嫌弃”。加上PDP和电脑系统的学习难度较大,学习周期很长,需要漫长的“煎熬”,所以越来越多的人放弃这条路。黄米君认为这种想法是不正确的。首先,PDP和电脑系统并不是纯“硬体”类方向。前面我也说了,它们是应用软件和硬体的紧密结合。
如果你想学好PDP和电脑系统,只懂数字电路和微机接口这样的硬体知识是不够的,你更需要学习的,是汇编、C/C++语言、数据结构和算法知识。拥有软硬结合的能力,远远比单纯掌握某种程序合作开发语言更有价值。其次,PDP和电脑系统拥有广泛的应用领域场景,在各个领域都有项目需求和人才需求。根据权威部门统计,目前他们国家每年的PDP人才缺口高达50万。尤其是PDP应用软件合作开发,是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一。具有10年组织工作经验的高级PDP技师,年薪可以达到30-50万元左右。而且他们国家现在正在大力发展芯片产业,也会带动PDP人才的就业,提升待遇。随着5G的建设深入,整个社会正在向“万物互联”的方向发展。物联网技术也将迎来前所未有的历史机遇。PDP和电脑系统技术是物联网技术的重要组成部分,也将进入发展的快车道。因此,尽管学习过程会比较艰辛,黄米君仍然建议有志青年关注这一赛道。技术越难,过程越苦,越有利于构建竞争壁垒。到了后期,对个人价值可以得到进一步的体现。好了,关于PDP和电脑系统的内容,黄米君今天就介绍到这里。如果觉得对你有帮助,欢迎点击右下角的“好看”,并转发。谢谢我们啦!
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