微控制器性能提升三個(gè)因素必不可少

與其他應(yīng)用相比，汽車行業(yè)要求半導(dǎo)體的性能和質(zhì)量更高。事實(shí)上，今天的性能要求比1980年首批8位微控制器出現(xiàn)在汽車動力傳動系統(tǒng)中時(shí)要高50倍。順便提一下，這種增長與摩爾定律密切相關(guān)，摩爾定律以現(xiàn)代的速度提升在集成電路中，恒定價(jià)格點(diǎn)的計(jì)算能力大約每兩年翻一番。

性能驅(qū)動因素

可以認(rèn)為三大趨勢對汽車制造商對微控制器性能的更高要求負(fù)責(zé)。首先是消費(fèi)者希望獲得越來越好的駕駛體驗(yàn)。這需要改進(jìn)汽車性能和可靠性的發(fā)動機(jī)改進(jìn)。與此同時(shí)，越來越多的消費(fèi)者也呼吁降低油耗，特別是在高油價(jià)的情況下。第三個(gè)趨勢是政府繼續(xù)實(shí)施更嚴(yán)格的排放法規(guī)以減少空氣污染。在動力傳動系統(tǒng)中使用微控制器已將排放和燃料消耗減少了大約一半。

一般來說，微控制器由一個(gè)中央處理單元核心組成，內(nèi)存和外圍設(shè)備。必須增強(qiáng)所有這三個(gè)元素以提高性能 - 微控制器的功能與其最薄弱的元件一樣強(qiáng)大。

CPU內(nèi)核基于一組指令。使這些指令更強(qiáng)大，提高了微控制器的效率，微控制器可以在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行更多工作。將改進(jìn)的指令與微控制器時(shí)鐘周期每年增長更快的事實(shí)相結(jié)合，很容易理解兩種改進(jìn)的結(jié)合如何導(dǎo)致指數(shù)級更強(qiáng)大的器件。

存儲器是另一個(gè)必不可少的微控制器組件這已經(jīng)大大增加了。這種增長并不是物理尺寸，這是它們在電路板上所需的占地面積，而是密度。高密度存儲器是處理從CPU內(nèi)核接收的越來越苛刻的指令集而不會成為瓶頸的必要條件。

如今，復(fù)雜的外設(shè)設(shè)計(jì)用于處理特定工作負(fù)載，其效率高于CPU內(nèi)核，從而將其釋放到處理其他職責(zé)。將這些任務(wù)卸載到外設(shè)上可以提高CPU內(nèi)核的整體性能，并相應(yīng)降低功耗，因?yàn)樗恍枰敲磁Α?/p>

工程師‘需求來自汽車動力傳動系設(shè)計(jì)師的問題在選擇微控制器時(shí)比比皆是。哪些組件對這個(gè)要求極高的應(yīng)用程序最重要？有足夠的片上內(nèi)存嗎？它是否具有正確的外圍設(shè)備組合？ CPU內(nèi)核能提供足夠的處理能力嗎？最終，某個(gè)特定的微控制器可以完成它所要求的工作嗎？失敗不是汽車行業(yè)的一個(gè)選擇，因?yàn)樘嗬﹃P(guān)系。

回答這些問題的最佳方法就是將目標(biāo)應(yīng)用程序移植到所考慮的每個(gè)微控制器中，看看每個(gè)處理器的處理能力如何工作量。但這說起來容易做起來難，設(shè)計(jì)師有能力進(jìn)行這樣的測試是不尋常的。相反，該行業(yè)必須依賴于各種平臺常見的基準(zhǔn)測試流程。理想情況下，專為汽車動力總成應(yīng)用設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)測試應(yīng)該能夠最好地表示特定設(shè)備在該環(huán)境中的表現(xiàn)。