清華邵貝貝：單片機(jī)教學(xué)轉(zhuǎn)向ARM是大勢所趨

清華大學(xué)教授邵貝貝

11月23日消息，由嵌入式系統(tǒng)聯(lián)誼會主辦的第13次主題研討會于今天在北京航空航天大學(xué)舉行。來自清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、武漢理工大學(xué)、太原理工大學(xué)等高校的專家學(xué)者與ARM、飛思卡爾、意法半導(dǎo)體等企業(yè)主管聚集一堂，就“使用ARM Cortex-M MCU拓展傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)”這一話題發(fā)表精彩演講，并展開了激烈的討論。在研討會上，清華大學(xué)教授邵貝貝發(fā)表了主題為《適應(yīng)ARM統(tǒng)一MCU的大趨勢：嵌入式教學(xué)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)》的演講。他表示，低端ARM代替8/16 MCU已成定局，高端ARM已開始進(jìn)入云計算領(lǐng)域，單片機(jī)教學(xué)轉(zhuǎn)向ARM是大勢所趨。

飛思卡爾推出Cortex-M4是在2010年，邵貝貝稱當(dāng)時他仍然反對把這個引入教學(xué)，理由是這個太復(fù)雜了。但是把這個推到大學(xué)生車模競賽是以后，雖然沒有人學(xué)這個，但是在第二年的車模競賽中竟然有26%的學(xué)生用了這個。邵貝貝對近幾年推出的Cortex-M0和M0+非常看好，他認(rèn)為這個ARM相當(dāng)簡單，是時候引入教學(xué)當(dāng)中去了。

邵貝貝稱，經(jīng)過查詢，像飛思卡爾、意法半導(dǎo)體、德州儀器、NEC、三星、NXP、愛特梅爾等全球知名半導(dǎo)體都在生產(chǎn)ARM芯片。現(xiàn)在Cortex-M0和M0+的性能大致相當(dāng)于486，而486的門數(shù)為112萬，而M0+僅為1.5萬門。另外，從功耗方面講，M0+為1.77CoreMark/MHz,M0為1.66CoreMark/MHz，而8051僅為0.11CoreMark/MHz。8051的功耗幾乎是M0+和M0的十幾倍。有調(diào)查機(jī)構(gòu)的報告顯示，從2005年到2014年，基于ARM架構(gòu)芯片的出貨量幾乎呈直線增長，而基于X86架構(gòu)的芯片出貨量幾乎沒多大變化。據(jù)調(diào)查機(jī)構(gòu)Wikibon預(yù)測，到2015年蘋果PC將會搭載ARM架構(gòu)的芯片，到2017年微軟將宣布PC遷至ARM。

1965年提出的摩爾定律認(rèn)為芯片中的晶體管數(shù)量和性能每隔18個月翻倍，每一美元所能買到的電腦性能每隔18個月翻兩倍。對RISC技術(shù)的認(rèn)識較摩爾定律晚20年，指令復(fù)雜了速度就上不去了。RISC技術(shù)起初多用于工作站如PowerPC、MIPS等32為CPU。8/16為MCU的CPU朵唯CISC技術(shù)，替代8/16位，精簡到最簡的M0+是典型的RISC結(jié)構(gòu)CPU，基于CSIC的教學(xué)轉(zhuǎn)向RISC時機(jī)已經(jīng)成熟。

目前已有192個ARM內(nèi)核，功耗僅300瓦的服務(wù)器產(chǎn)品。他推測，到2014年會有基于64位ARM的服務(wù)器出現(xiàn)，能耗和所占空間僅為目前一流服務(wù)器的10%，而成本則可降低50%。

邵貝貝稱，ARM專注設(shè)計CPU，出售IP讓各個半導(dǎo)體公司生產(chǎn)各自的MCU，大幅度提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，統(tǒng)一了開發(fā)平臺提高了產(chǎn)品開發(fā)效率。個MCU廠商購買了ARM CPU，替代原有MCU核，8051等8/16為MCU陸續(xù)停產(chǎn)，單片機(jī)教學(xué)轉(zhuǎn)向ARM是大勢所趨，與后PC內(nèi)核兼容。

邵貝貝：1946年8月出生，教授，博士生導(dǎo)師。近期主要著作與譯著有《單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā)方法》,《嵌入式實時操作系統(tǒng) μC/OS-II (第2版),《Motorola DSP型16位單片機(jī)原理與實踐》,《MicroC/OS-II―源碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng)》,《微控制器應(yīng)用與開發(fā)技術(shù)》,《MOTOROLA單片機(jī)68HC11開發(fā)技術(shù)》等，各類中文文章100余篇。