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单板机选型指南

【简介】
单板机将计算机的所有部件组装在印刷电路板上，包括微处理器/存储器/输入输出接口，以及七个简单的发光二极管显示器、小键盘、插座等外部设备。功能强于单片机，适用于控制生产过程。可直接在实验板上操作，适合教学。全亚公司于1977年在台湾推出 Z80 单板微机学习机是中央处理器的模型 EDU-80。
【特点】
【发展历程】
1.嵌入式单板机市场 　　与大板相似，"小板"（1983年Ampro）使用 Z80 CPU，目标在于运行 CP/M 操作系统。但是它的尺寸小得多，匹配 软盘驱动器(5.75 x 8.0)的脚本打印。由于它独特的紧密结合、简单、可靠和低成本，小板适用于商业应用，磁盘操作系统可简单地直接嵌入非他们的计算机的设备中。因此就产生了嵌入式单板机市场，它现在已经挤满了成百上千的单板机制造商，针对不同的嵌入式和专门计算应用生产成千上万的不同单板机产品。 　　最初，每个单板机产品都是完全独特的--包括结构和形态上。这很大程度上归咎于 嵌入式系统需求的内在差异，结合了各种处理器和可获得的外设控制器。此外，没有标准来影响单板机开发者的功能选择和机械规格。
2.与PC兼容的单板机产生 　　到了80年代中期，人们越来越感兴趣在 嵌入式和其他非桌面应用中的IBM PC 兼容性，因为两个关键因素： 　　硬件杠杆 - PC芯片集和 外设良好的兼容性可以产生更低成本、更简单和更容易支持的系统； 　　软件杠杆 - PC兼容性使得可以利用PC的操作系统（首先是MS-DOS，然后是Windows）、语言、工具和应用软件。 　　其中一些因此产生的PC兼容的 微型计算机是基于IBM PC（"ISA"总线）插件卡的形态因素的。一些则作为独立系统（无底板）在单板上执行。还有一些适应流行业界底板总线（STD, VME）。 　　在 嵌入式无底板单板机的情况下，PC兼容性很快成为一种趋势。多数人也同意几种流行的形态因素：
【FPU】
【L2 Cache】
上个世纪80年代，由于处理器的运行速度越来越快，慢慢地处理器需要从内存中读取数据的速度需求就越来越高了。然而内存的速度提升却很缓慢，而能高速读写数据的内存价格又非常高昂，不能大量采用。从性能价格比的角度出发， 英特尔等处理器设计生产公司想到一个办法，就是用少量的高速内存和大量的低速内存结合使用，共同为处理器提供数据。这样就兼顾了性能和使用成本的最优。而那些高速的内存因为是处于CPU和内存之间的位置，又是临时存放数据的地方，所以就叫做 缓冲存储器了，简称“ 缓存”。它的作用就像仓库中临时堆放货物的地方一样，货物从运输车辆上放下时临时堆放在 缓存区中，然后再搬到内部存储区中长时间存放。货物在这段区域中存放的时间很短，就是一个临时货场。 最初 缓存只有一级，后来处理器速度又提升了， 一级缓存不够用了，于是就添加了 二级缓存。 二级缓存是比 一级缓存速度更慢，容量更大的内存，主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。现在，为了适应速度更快的处理器P4EE，已经出现了 三级缓存了，它的容量更大，速度相对 二级缓存也要慢一些，但是比内存可快多了。  缓存的出现使得CPU处理器的运行效率得到了大幅度的提升，这个区域中存放的都是CPU频繁要使用的数据，所以缓存越大处理器效率就越高，同时由于缓存的 物理结构比内存复杂很多，所以其成本也很高。
　　现在的CPU普遍有 一级缓存和二级缓存。一般来说， 一级缓存的数量比较少，而二级企业缓存的数量一般比一级缓存大几倍。为什么要 缓存呢，这主要是CPU厂家为了提高CPU的使用效率。因为，随着CPU的速度的快速发展，目前的CPU速度已经达到一个令人惊讶的速度，据个例子来说，一个奔腾3-1G的CPU其 运算速度为每秒钟能够完成10亿次二进制计算，而一个奔腾4-3G则意味着每秒钟能够完成30亿次二进制运算。当然由于CPU还要介入浮点数据转换和介入控制主板上的其他设备资源，实际真正用于 数据处理的资源会受到较大影响，但总体来说，CPU的速度已经达到一个前所未有的程度。由于其他硬件在数据传输方面未能跟上，因此，CPU厂家就在CPU内封装了 缓存，其中， 一级缓存主要将CPU的硬指令长期存储，以便CPU在调用指令时不必再通过与内存交换数据来取得，另外，还将最近处理的进程数据（中间数据）存放在一级缓存；而二级缓存则是完全存放最近处理的进程数据（中间数据）和即将调用的数据。通过这样一来设置，就可以避免CPU运算过程中要频繁与内存交换数据，减少CPU的等待时间，提高CPU的利用效率。
【系统芯片】
【LVDS】
　　1、低电压电源的兼容性；2、低噪声；3、高噪声抑制能力；4、可靠的信号传输；5、能够集成到系统级IC内。 　　使用LVDS技术的的产品数据速率可以从几百Mbps到2Gbps。它是电流驱动的，通过在接收端放置一个负载而得到电压，当电流正向流动，接收端输出为1，反之为0。摆幅为250mv-450mv。
    LVDS在对信号完整性、低抖动及共模特性要求较高的系统中得到了越来越广泛的应用。目前，流行的LVDS技术规范有两个标准：一个是 TIA/EIA（电讯工业联盟/电子工业联盟）的ANSI/TIA/EIA－644标准，另一个是IEEE 1596.3标准。
【VGA】
    VGA（Video Graphics Array）即 视频图形阵列，是IBM在1987年随PS/2（PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“个人系统2”，是IBM公司在1987年推出的一种 个人电脑）机推出的。PS/2电脑上使用的 键盘鼠标接口就是现在的 PS/2接口。因为标准不开放，PS/2电脑在市场中失败了。只有PS/2接口一直沿用到今天）一起推出的使用 模拟信号的一种视频 传输标准，在当时具有 分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色 显示器领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的 个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准， 个人电脑在加载自己的独特 驱动程序之前，都必须支持VGA的标准。例如， 微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其在显示标准中的重要性和 兼容性。

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