機載處理器發(fā)展經(jīng)歷了位寬發(fā)展，即由8位處理向16位處理發(fā)展，現(xiàn)已實現(xiàn)64位處理。當前，正在由單核向多核、由單機向網(wǎng)絡化發(fā)展，（Micro Control Unit,MCU）（微控制器）、FPGA、ARM和DSP等齊頭并進，呈多元化趨勢。然而，所有的處理器都是基于一定的架構(gòu)的（專有架構(gòu)和標準架構(gòu)之分），即IP核，生產(chǎn)處理器的廠家很多，但擁有IP核的屈指可數(shù)。在MCU產(chǎn)品上，瑞薩（Renesas）、飛思卡爾（Freescale）、NEC都擁有自己的專有IP核，而其他嵌入式處理器都是基于標準架構(gòu)。
標準的嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)有兩大體系，即RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）和CISC（Complex Instruction Set Computer，復雜指令集計算機）。
在過去的幾十年里，CISC技術一直占據(jù)著計算機體系結(jié)構(gòu)的主導地位，幾乎所有的處理器都使用CISC結(jié)構(gòu)。CISC體系結(jié)構(gòu)認為指令系統(tǒng)愈豐富愈好，其主要特征是把存儲效率作為衡量體系結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量的手段，大量采用了可變字長的指令，即復雜指令用多個字節(jié)，簡單指令用較少字節(jié),這使程序在內(nèi)存中可以更加緊湊。另外，在CPU中微程序控制占主導地位，微存儲容量甚至可與cache相比擬。但是，隨著計算機技術和半導體工藝的發(fā)展，越來越復雜的CISC體系結(jié)構(gòu)逐漸暴露出缺點，這些缺點主要有：
·CISC機器包含眾多的指令，但其使用頻度并不均衡；
·微程序設計限制了機器速度的進一步提高；
·CISC結(jié)構(gòu)不利于先進設計技術的采用。
針對CISC結(jié)構(gòu)機器的上述弊端，計算機設計師開始從相反的角度尋求解決問題的途徑，即盡可能精簡指令系統(tǒng)，只用硬件實現(xiàn)那些最基本和最常用的指令，不常用的指令由常用指令通過函數(shù)實現(xiàn)，節(jié)省出大量的硅片面積用于對提高速度有很大幫助的功能(如增大CACHE、增設并行運算部件等)，這就是RISC結(jié)構(gòu)的設計思想。
早期的計算機處理器多I屬于CISC體系（如ntel的X86處理器），CISC處理器功耗較高，但功能經(jīng)過市場長久驗證，穩(wěn)定性高，故常被應用于性能需求相對較低，但穩(wěn)定性要求高的應用中。
目前占主要地位的是所謂RISC處理器。RISC體系的陣營非常廣泛，從ARM、MIPS、PowerPC、ARC以及Tensilica等等，都是屬于RISC處理器的范疇。不過這些處理器雖然同樣是屬于RISC體系，但是在指令集設計與處理單元的結(jié)構(gòu)上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平臺上所開發(fā)的軟件無法直接為另一硬件平臺所用，而必須經(jīng)過重新編譯。
RISC處理器的指令系統(tǒng)有利于流水線處理器的高效執(zhí)行，并有利于優(yōu)化編譯器的代碼生成。RISC具有幾個主要特征：
·定長度的指令；
·簡單且格式一致的指令編碼；
·大多數(shù)指令單周期執(zhí)行；
·簡單的尋址方式；
·硬連線控制邏輯。
在RISC體系結(jié)構(gòu)中，計算機的性能對編譯器的依賴程度高，同時RISC并未排斥執(zhí)行復雜功能的指令。例如，在RISC系統(tǒng)中浮點計算是不可避免的，只有當用硬件實現(xiàn)這些功能比用簡單指令的序列實現(xiàn)明顯加快時，RISC處理器才包含這類指令?？梢奟ISC并不是簡單地將指令條數(shù)精簡到最低限度，而是RISC只包含有益于性能增強的那些指令。RISC處理器所具備的顯著優(yōu)點是采用CISC體系結(jié)構(gòu)無法得到的，它的主要優(yōu)點是能縮短設計周期，有效地利用芯片面積，易于實現(xiàn)超標量結(jié)構(gòu)，便于采用先進的半導體工藝等。
目前，嵌入式計算機常采用的處理器產(chǎn)品有Intel的X86系列，Motorala公司的PowerPC系列等。在市場占有率方面，微處理機芯片（包括32位和64位結(jié)構(gòu)）占領市場份額由大到小的排列次序為：
a）Intel公司的X86體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
b）Motorola/IBM/Apple集團的PowerPC體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
c）MIPS公司的R體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
d）ARM公司的ARM體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
e）TI或AD公司的DSP系列產(chǎn)品；
f）Sun公司的SPARC體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
g）HP公司的PA-RISC體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品；
h）DEC公司的Alpha體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。
而目前國內(nèi)處理芯片商已取得成熟應用的代表有：深圳國威的PowerPC603e和國防科大的1750A。
事實上，在機載領域應用較廣的主要有X86和PowerPC兩種處理器，因此對這兩種處理器做教詳細的介紹。
1、X86處理器
X86處理器屬于CISC體系。X86處理器應用在嵌入式系統(tǒng)的歷史悠久，以Intel為例，其Pentium3時代的處理器與芯片組，至今仍活躍在許多工控電腦產(chǎn)業(yè)中。X86處理器盡管普遍存在功耗過高、芯片數(shù)量龐大的缺點，不適合應用在要求精簡省電的嵌入式架構(gòu)中。X86系列由目前世界上最大的微電子生產(chǎn)商Intel公司支持生產(chǎn)，X86系列是目前使用最為廣泛的處理器，占有了PC機市場上的大多數(shù)份額，除Intel公司外，還有其它支持X86系列產(chǎn)品的廠商，如AMD、CYRIX、TI等。另外，還有眾多廠商支持生產(chǎn)X86的外圍接口芯片和ChipSet。
Intel的X86系列產(chǎn)品有8086、86186、80286、80386、80486、
Pentium、PII、PIII等，AMD的X86系列產(chǎn)品有K5、K6、K7等。
X86的產(chǎn)品已形成了系列化指令系統(tǒng)都保持向下兼容，486以上的32位X86系列的CPU芯片都支持在386上開發(fā)的軟件。因此當處理器升級時，應用軟件不需要太大的改變。
但是該系列處理器有其致命弱點，處理器屬于CISC體系，CISC體系導致芯片結(jié)構(gòu)的復雜度被極大地提升，功耗較高。譬如80486工作頻率在64MHz時，功耗在4.5W左右，X86系列中的PENTIUM當工作頻率在166MHz時，功耗在10W左右，因此在嵌入式行業(yè)對功耗要求很苛刻的情況下，X86系列轉(zhuǎn)向PC行業(yè)，PENTIUM以后的處理器很少應用在嵌入式行業(yè)，目前僅在PC臺式機上占有主導地位。
2、PowerPC處理器
隨著PowerPC的發(fā)展，使用PowerPC構(gòu)架的處理器已經(jīng)形成了龐大的家族，在通信、工控以及國防等要求高性能、高可靠性的領域得到廣泛應用。
目前，主流的PowerPC處理器制造商有IBM、Freescale、AMCC和LSI等。
（1）IBM Power系列處理器
IBM目前共有3個主要的PowerPC處理系列：Power、PowerPC，Power與PowerPC之間，還有一個Star系列。
Star系列處理器，是Power PC架構(gòu)的另一種技術實現(xiàn)，與Power系列非常類似。由于此系列的各種CPU代號都有Star或者用某一顆星的名字來命名，因此被稱為Star系列。
飛思卡爾QorIQ通信平臺是飛思卡爾的PowerQUICC通信處理器的下一代演進產(chǎn)品，包含一個或者更多個核，一共有5種不同的產(chǎn)品平臺。按照功能和性能，分為P1、P2、P3、P4和P5，同老的PowerPC產(chǎn)品保持軟件兼容，例如PowerQUICC平臺。所有的QorIQ處理器基于e500或e5500核心。P10xx和P20xx系列基于e500v2核心，P340xx和P40xx系列基于e500mc核心，P50xx則基于e5500核心。多核、高性能、低功耗、高集成度是QorIQ的重要特點，同時許多型號在惡劣環(huán)境下有著出色的適應能力。
從產(chǎn)品在機載領域的應用來看，PowerPC系列產(chǎn)品可謂是獨領風騷，在F-35、B-1、F-16和AV-8B等許多戰(zhàn)機以及NASA（NationalAeronautics and Space Administration，美國國家航空航天局）航天飛機上都使用了PowerPC產(chǎn)品。國內(nèi)多種機載產(chǎn)品中采用PowerPC系列產(chǎn)品。
X86系列在機載領域尤其是民機上的應用也較為廣泛。例如，在RAH-66項目中，波音用133MHz的Pentium替代了i960；B777飛控系統(tǒng)中采用Intel486處理器作為其中一個余度的處理器；A340飛控系統(tǒng)中采用Intel386作為主控計算機的處理器。國內(nèi)多種機載產(chǎn)品中采用X86系列產(chǎn)品，但是在Pentium處理器以后替換為PowerPC系列。
（待續(xù)）下一代計算機發(fā)展特點。
