單片機(jī)和cpu的區(qū)別嗎
單片機(jī)和cpu的區(qū)別嗎
單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件:CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng),目前大部分還會(huì)具有外存。CPU與單片機(jī)的區(qū)別是什么呢?下面就跟著學(xué)習(xí)啦小編一起來(lái)看看吧。
CPU和單片機(jī)區(qū)別在哪
單片機(jī)也被稱為微控制器(Microcontroler),是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小,更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器,從此以后,單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。
早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?;谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高,開始出現(xiàn)了16位單片機(jī),但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展,單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用,32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位,并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高,處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前,高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz,性能直追90年代中期的專用處理器,而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元,最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用,大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。
單片機(jī)比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng),因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?,F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī),復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作!單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合,甚至比人類的數(shù)量還要多。
CPU MCU DSP三者之間的聯(lián)系
1、數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善,多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)(SIMD)、特大指令字組(VLIM)將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)地位,如Analog Devices的 ADSP-2116x。
2、DSP 和微處理器的融合:
微處理器是低成本的,主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執(zhí)行智能控制任務(wù),但是數(shù)字信號(hào)處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應(yīng)用中均需要同時(shí)具有智能控制和數(shù)字信號(hào)處理兩種功能,如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測(cè)和聲音處理功能。因此,把DSP和微處理器結(jié)合起來(lái),用單一芯片的處理器實(shí)現(xiàn)這兩種功能,將加速個(gè)人通信機(jī)、智能電話、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開發(fā),同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),減小PCB體積,降低功耗和整個(gè)系統(tǒng)的成本。例如,有多個(gè)處理器的Motorola公司的DSP5665x,有協(xié)處理器功能的Massan公司FILU-200,把MCU功能擴(kuò)展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP,都是DSP和MCU融合在一起的產(chǎn)品?;ヂ?lián)網(wǎng)和多媒體的應(yīng)用需要將進(jìn)一步加速這一融合過(guò)程。
3、DSP 和高檔CPU的融合:
大多數(shù)高檔GPP如PenTIum 和PowerPC都是SIMD指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu),速度很快。LSI Logic 公司的LSI401Z采用高檔CPU的分支預(yù)示和動(dòng)態(tài)緩沖技術(shù),結(jié)構(gòu)規(guī)范,利于編程,不用擔(dān)心指令排隊(duì),使得性能大幅度提高。Intel公司涉足數(shù)字信號(hào)處理器領(lǐng)域?qū)?huì)加速這種融合。
4、DSP 和SOC的融合:
SOC(System-On-Chip)是指把一個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上。這個(gè)系統(tǒng)包括DSP 和系統(tǒng)接口軟件等。比如Virata公司購(gòu)買了LSI Logic公司的ZSP400處理器內(nèi)核使用許可證,將其與系統(tǒng)軟件如USB、10BASET、以太網(wǎng)、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上,應(yīng)用在xDSL上,得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。因此,SOC芯片近幾年銷售很好,由1998年的1.6億片猛增至1999年的3.45億片。1999年,約39%的SOC產(chǎn)品應(yīng)用于通訊系統(tǒng)。今后幾年,SOC將以每年31%的平均速度增長(zhǎng),到2004年將達(dá)到13億片。毋庸置疑,SOC將成為市場(chǎng)中越來(lái)越耀眼的明星。
5、DSP 和FPGA的融合:
FPGA是現(xiàn)場(chǎng)編程門陣列器件。它和DSP集成在一塊芯片上,可實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)處理,大大提高信號(hào)處理速度。據(jù)報(bào)道,Xilinx 公司的Virtex-II FPGA對(duì)快速傅立葉變換(FFT)的處理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供編程。Xilinx公司開發(fā)出一種稱作Turbo卷積編譯碼器的高性能內(nèi)核。設(shè)計(jì)者可以在FPGA中集成一個(gè)或多個(gè)Turbo內(nèi)核,它支持多路大數(shù)據(jù)流,以滿足第三代(3G)WCDMA無(wú)線基站和手機(jī)的需要,同時(shí)大大節(jié)省開發(fā)時(shí)間,使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在無(wú)線通信、多媒體等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛應(yīng)用。
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