MCU內存的案例
MCU的內存如何影響區域和域控架構
內存需求的變化
首先，與傳統分布式架構中使用的MCU相比，域和區域架構需要提供更高計算能力的 MCU。當前域架構中需要主頻為400MHz的多核實時MCU。符合這種條件的MCU有的具有多達6個Arm Cortex-R52 內核或者Tricore內核，其中多達 4 個內核以鎖步配置運行，以執行實時錯誤檢查。
盡管 MCU 內核和工作頻率是系統架構師常用的參考規格，但非易失性存儲器 (NVM) 也對整體系統性能和成本產生重大影響。盡管如此，NVM的規格是最容易被忽視的。例如，兩個具有相同內核和工作頻率的 MCU 在計算性能、功耗以及可靠性方面可能會因其使用的NVM類型和讀寫速度而存在顯著差異。NVM類型和NVM讀寫速度也會影響 MCU 的固件升級能力。
新架構中的NVM限制
通常在計算系統中，NVM用于存儲代碼和數據。大多數通用 MCU使用的是Flash，其類型通常是浮柵或某種CT(charge-trap) NOR Flash。這些NVM中的大多數的讀寫速度都非常慢，甚至支持的最大頻率低于20 MHz。
對于 400MHz的CPU搭配25MHz的NVM，內存需要大約 15 個等待狀態。因此，即使 CPU 以 400 MHz 運行，在 CPU 執行指令之前，需要 15 個周期才能從內存中獲取指令。MCU 使用緩存來最小化這些等待狀態，但是緩存也是通過一套算法來預測下一條執行的指令，當預測失效時，還是需要臨時從內存中獲取，這種等待還是在所難免。
雖然隨著技術的創新，NOR Flash的讀寫速度有明顯提高，在技術工藝上，當前普遍是40nm，也有一些28nm，但是由于在非常復雜的high-k金屬柵極前端技術中集成這些存儲單元的困難，成本顯著增加。
展開 MCU的內存如何影響區域和域控架構
內存需求的變化
首先，與傳統分布式架構中使用的MCU相比，域和區域架構需要提供更高計算能力的 MCU。當前域架構中需要主頻為400MHz的多核實時MCU。符合這種條件的MCU有的具有多達6個Arm Cortex-R52 內核或者Tricore內核，其中多達 4 個內核以鎖步配置運行，以執行實時錯誤檢查。
盡管 MCU 內核和工作頻率是系統架構師常用的參考規格，但非易失性存儲器 (NVM) 也對整體系統性能和成本產生重大影響。盡管如此，NVM的規格是最容易被忽視的。例如，兩個具有相同內核和工作頻率的 MCU 在計算性能、功耗以及可靠性方面可能會因其使用的NVM類型和讀寫速度而存在顯著差異。NVM類型和NVM讀寫速度也會影響 MCU 的固件升級能力。
新架構中的NVM限制
通常在計算系統中，NVM用于存儲代碼和數據。大多數通用 MCU使用的是Flash，其類型通常是浮柵或某種CT(charge-trap) NOR Flash。這些NVM中的大多數的讀寫速度都非常慢，甚至支持的最大頻率低于20 MHz。
對于 400MHz的CPU搭配25MHz的NVM，內存需要大約 15 個等待狀態。因此，即使 CPU 以 400 MHz 運行，在 CPU 執行指令之前，需要 15 個周期才能從內存中獲取指令。MCU 使用緩存來最小化這些等待狀態，但是緩存也是通過一套算法來預測下一條執行的指令，當預測失效時，還是需要臨時從內存中獲取，這種等待還是在所難免。
展開 如何高效管理MCU的內存? 6種分配算法對比
本文主要介紹內存的基本概念以及操作系統的內存管理算法。
內存的基本概念
內存是計算機系統中除了處理器以外最重要的資源，用于存儲當前正在執行的程序和數據。內存是相對于CPU來說的，CPU可以直接尋址的存儲空間叫做內存，CPU需要通過驅動才能訪問的叫做外存。
ROM RAM Flash
內存一般采用半導體存儲單元，分為只讀存儲器（ROM，Read Only Memory）、隨機存儲器（RAM，Random Access Memory）ROM一般只能讀取不能寫入，掉電后其中的數據也不會丟失。RAM既可以從中讀取也可以寫入，但是掉電后其中的數據會丟失。內存一般指的就是RAM。
ROM在嵌入式系統中一般用于存儲BootLoader以及操作系統或者程序代碼或者直接當硬盤使用。近年來閃存（Flash）已經全面代替了ROM在嵌入式系統中的地位，它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程的特性，而且斷電也不會丟失數據，同時可以快速讀取數據。
兩類內存管理方式
內存管理模塊管理系統的內存資源，它是操作系統的核心模塊之一。主要包括內存的初始化、分配以及釋放。
從分配內存是否連續，可以分為兩大類。
連續內存管理：
為進程分配的內存空間是連續的，但這種分配方式容易形成內存碎片（碎片是難以利用的空閑內存，通常是小內存），降低內存利用率。連續內存管理主要分為單一連續內存管理和分區式內存管理兩種。
展開 干貨｜如何高效管理MCU的內存? 6種分配算法對比
本文主要介紹內存的基本概念以及操作系統的內存管理算法。
內存的基本概念
內存是計算機系統中除了處理器以外最重要的資源，用于存儲當前正在執行的程序和數據。內存是相對于CPU來說的，CPU可以直接尋址的存儲空間叫做內存，CPU需要通過驅動才能訪問的叫做外存。
ROM RAM Flash
內存一般采用半導體存儲單元，分為只讀存儲器（ROM，Read Only Memory）、隨機存儲器（RAM，Random Access Memory）ROM一般只能讀取不能寫入，掉電后其中的數據也不會丟失。RAM既可以從中讀取也可以寫入，但是掉電后其中的數據會丟失。內存一般指的就是RAM。
ROM在嵌入式系統中一般用于存儲BootLoader以及操作系統或者程序代碼或者直接當硬盤使用。近年來閃存（Flash）已經全面代替了ROM在嵌入式系統中的地位，它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程的特性，而且斷電也不會丟失數據，同時可以快速讀取數據。
兩類內存管理方式
內存管理模塊管理系統的內存資源，它是操作系統的核心模塊之一。主要包括內存的初始化、分配以及釋放。
從分配內存是否連續，可以分為兩大類。
連續內存管理：
為進程分配的內存空間是連續的，但這種分配方式容易形成內存碎片（碎片是難以利用的空閑內存，通常是小內存），降低內存利用率。連續內存管理主要分為單一連續內存管理和分區式內存管理兩種。
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干貨｜如何高效管理MCU內存? 多種分配算法對比
兩類內存管理方式
內存管理模塊管理系統的內存資源，它是操作系統的核心模塊之一。主要包括內存的初始化、分配以及釋放。
從分配內存是否連續，可以分為兩大類。
連續內存管理：
為進程分配的內存空間是連續的，但這種分配方式容易形成內存碎片（碎片是難以利用的空閑內存，通常是小內存），降低內存利用率。連續內存管理主要分為單一連續內存管理和分區式內存管理兩種。
非連續內存管理：
將進程分散到多個不連續的內存空間中，可以減少內存碎片，內存使用率更高。如果分配的基本單位是頁，則稱為分頁內存管理；如果基本單位是段，則稱為分段內存管理。
當前的操作系統，普遍采用非連續內存管理方式。不過因為分配粒度較大，對于內存較小的嵌入式系統，一般采用連續內存管理。本文主要對嵌入式系統中常用的連續內存管理的分區式內存管理進行介紹。
分區式內存管理
分區式內存管理分為固定分區和動態分區。
固定分區：
事先就把內存劃分為若干個固定大小的區域。分區大小既可以相等也可以不等。固定分區易于實現，但是會造成分區內碎片浪費，而且分區總數固定，限制了可以并發執行的進程數量。
展開 水肥一體化無線芯片解決方案-ASR6601
ASR6601在單一芯片上集成了通用微控制器和射頻單元，包括射頻收發器，調制解調器和一個48 MHz 主頻、采用Arm Cortex M4架構的32位MCU。多種內存選擇包括最大256KB的閃存和64KB的SRAM等，內置嵌入式LCD驅動程序，支持AES、DES、RSA、ECC、SHA、SM2/3/4硬件加密。與此同時，ASR6601可以達到-148dBm的超高靈敏度，以及最大22dBm的發射功率，而QFN48最小尺寸僅6mm x 6mm。通過SoC設計，ASR6601成為目前市場上功耗更優、性能最強、成本最低的LPWAN芯片，極大降低了用戶設計門檻，同時幫客戶節省大量時間并減少物料清單和運營成本，尤其適用于大批量應用的項目和需要定制化設計的項目。
ASR6601豐富的外設接口：Up to42 configurable GPI0s:3 X I2c,1 x I2S,4 X UART, 1 X LPUART ,1 X SWD, 3 X SPI,1 X QSPI,and 2 X WDG;
展開 報告稱“芯荒”開始收尾 芯片供應或在2022年中期恢復正常
其中包括應用處理器、MCU、PMIC 和 WiFi 芯片以及各種封裝技術。
晶圓廠
多年來，集成電路行業經歷了起起落落。當前的復蘇是近期記錄中最大的復蘇之一。根據 IBS 的數據，總體而言，預計 2021 年半導體市場將達到 5425.5 億美元，比 2020 年增長 21.62%。IBS 預測，該市場預計將在 2022 年增長 7.13%。
據 TEL 稱，晶圓制造設備 (WFE) 市場預計 2021 年將增長 40%。TEL 總裁兼 CEO Toshiki Kawai 在一次演講中表示：“由于對前沿邏輯芯片和存儲器的需求急劇上升，預計 WFE 市場將出現顯著擴張。”
盡管如此，半導體行業設計和制造了大量不同的芯片，例如模擬芯片、GPU、MCU、內存、微處理器和功率半導體。GPU、處理器和其他高級邏輯芯片在 12 英寸晶圓廠中生產，使用從 16nm/14nm 到 5nm 節點的各種工藝技術。
從 16nm/14nm 到 5nm，芯片制造商依賴于 finFET。“與之前的平面晶體管相比，fin 在三個側面與柵極接觸，可以更好地控制 fin 內形成的通道，”Lam Research 大學項目主管 Nerissa Draeger 說。
12 英寸晶圓廠也生產 65nm 到 28nm 的成熟工藝節點的芯片。同時，其他芯片是在較舊的 8 英寸晶圓廠中使用 350nm 到 90nm 的工藝制造的。許多芯片也在晶圓廠以更小的晶圓尺寸生產，例如 6 英寸、4 英寸等。
目前，8 英寸和 12 英寸晶圓廠的成熟工藝節點即使沒有售罄也很緊張。“在過去的幾年里，無論是在傳統的 CMOS、雙極 CMOS DMOS 還是基于 RF-SOI 的工藝平臺上，對在 8 英寸和成熟 CMOS 技術節點≥28nm 上制造的各種芯片的需求激增。
展開 聚焦芯片：GPU,CPU,SOC,DSP,FPGA,ASIC,MCU,MPU，GPP，ECU等都是什么？
芯片之上的集成
在上面我偷偷遺漏了一個概念MCU，原因是其本身不是一種芯片類型而是一種集成方式，SOC芯片也是同樣的道理，兩者的區別是程度上的不同。
在自動駕駛汽車領域MCU更多的是集成了更多的輸入和輸出設備在芯片當中，方便更好的控制，因此叫做微控制器而不是微處理器。而SOC是在更高的層面上將不同的芯片做了進一步的集成，維度更高。如果MCU是一種人員組織最終形成一個公司對外服務，那SOC更像是公司級別的組織形成了一個行業對外服務。
單片機是MCU的通俗說法，經典的51系列就是一堆IO口，后來慢慢的把常用的PWM, AD之類的功能加入了單片機之中。其構成等價于一個帶了更多外設CPU，但側重點是討論其外設的部分。
在PWM,AD等之上繼續發展其外設也就形成了汽車行業熟悉的ECU即電子控制單元，同時泛指汽車上所有電子控制系統，可以是轉向ECU，空調ECU等。
ECU一般由MCU，擴展內存，擴展輸入和輸出（CAN/LIN，AD,PWM等），電源電路和其他一些電子元器件組成，特定功能的ECU還帶有諸如紅外線收發器、脈沖發生器，強弱電隔離等元器件。整塊電路板設計安裝與一個鋁質盒內，通過卡扣或者螺釘方便安裝于車身鈑金上。
在輸入處理電路中，ECU的輸入信號主要有三種形式，模擬信號、數字信號(包括開關信號)、脈沖信號。模擬信號通過A/D轉換為數字信號提供給微處理器。
在輸出電路中，微處理器輸出的信號往往用作控制電磁閥、指示燈、步進電機等執行件。微處理器輸出信號功率小，使用+5v的電壓，汽車上執行機構的電源大多數是蓄電池，需要將微處理器的控制信號通過輸出處理電路處理后(D/A,放大等)再驅動執行機構。
展開 智能駕駛域控制器SoC選型
因為MCU 運算和內存資源比較有限，且不支持MMU(Memory Management Unit，比MPU強大的內存管理單元)，一般只能運行如FreeRTOS之類的小型RTOS。車載行業一般要求RTOS達到ASIL D級別，常用的MCU RTOS主要有AUTOSAR OS, SafeRTOS。一般沒有配套的libc和STL庫，對C++的支持不夠友好，比較難開發維護復雜軟件。因為Safety MCU的軟硬件的安全性和實時性都較高，一般用于運行整車的數據交互、診斷、控制算法等軟件。
綜上，我們在進行Safety MCU選型時，除了關注Safety MCU的算力，還需要重點關注總線、外設等的隔離性，另外也需要關注片內RAM的大小。
1.2 ACPU
常用的ACPU的架構有MIPS和ARM，但以ARM的Cortex A系列為主。相比較MCU，ACPU的架構更復雜、主頻更高、Cache和RAM性能更優，整體性能更強。
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