【E課堂】詳解微處理器和微控制器區(qū)別
中央處理器是一塊超大規(guī)模的集成電路,是一臺計算機的運算核心和控制核心,它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。主要包括運算器和高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線。它與內(nèi)部存儲器和輸入/輸出設(shè)備合稱為電子計算機三大核心部件。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201710/370575.htm目前,嵌入式處理器的高端產(chǎn)品有:Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片;掌上電腦的處理器有六類處理器,分別是:英特爾的PXA系列處理器、MIPS處理器、StrongARM系列處理器、日立SH3處理器、摩托羅拉龍珠系列處理器和德州儀器OMAP系列處理器。
微處理器和微控制器的區(qū)別,這樣的區(qū)別主要集中在硬件結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域和指令集特征三個方面:
其一,硬件結(jié)構(gòu)。微處理器是一個單芯片CPU,而微控制器則在一塊集成電路芯片中集成了CPU和其他電路,構(gòu)成了一個完整的微型計算機系統(tǒng)。除了CPU,微控制器還包括RAM、ROM、一個串行接口、一個并行接口,計時器和中斷調(diào)度電路。雖然片上RAM的容量比普通微型計算機系統(tǒng)還要小,但是這并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到,微控制器的應(yīng)用范圍非常廣泛。其中,微控制器的一個重要的特征是內(nèi)建的中斷系統(tǒng)。作為面向控制的設(shè)備,微控制器經(jīng)常要實時響應(yīng)外界的激勵。
其二,應(yīng)用領(lǐng)域。微處理器通常作為微型計算機系統(tǒng)中的CPU使用,其設(shè)計正是針對這樣的應(yīng)用,這也是微處理器的優(yōu)勢所在。然而,微控制器通常用于面向控制的應(yīng)用,系統(tǒng)設(shè)計追求小型化,盡可能減少元器件數(shù)量。在過去,這些應(yīng)用通常需要用數(shù)十個甚至數(shù)百個數(shù)字集成電路來實現(xiàn)。使用微控制器可以減少元器件的使用數(shù)量,只需一個微控制器、少量的外部元件和存儲在ROM中的控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的功能。微控制器適用于那些以極少的元件實現(xiàn)對輸入/輸出設(shè)備進行控制的場合,而微處理器適用于計算機系統(tǒng)中進行信息處理。
其三,指令集特征。由于應(yīng)用場合不同,微控制器和微處理器的指令集也有所不同。微處理器的指令集增強了處理功能,使其擁有強大的尋址模式和適于操作大規(guī)模數(shù)據(jù)的指令。微處理器的指令可以對半字節(jié)、字節(jié)、字,甚至雙字進行操作。通過使用地址指針和地址偏移,微處理器提供了可以訪問大批數(shù)據(jù)的尋址模式。自增和自減模式使得以字節(jié)、字或雙字為單位訪問數(shù)據(jù)變得非常容易。另外,微處理器還具有其他的特點,如用戶程序中無法使用特權(quán)指 令等。
微控制器的指令集適用于輸入/輸出控制。許多輸入/輸出的接口是單/位的。例如,電磁鐵控制著馬達的開關(guān),而電磁鐵由一個1位的輸出端口控制。微控制器具有設(shè)置和清除單位的指令,也能執(zhí)行其他面向位的操作,如對“位”進行邏輯與、或和異或的運算,根據(jù)標(biāo)志位跳轉(zhuǎn)等。很少有微處理器具備這些強大的位操作能力,因為設(shè)計者在設(shè)計微處理器時,僅考慮以字節(jié)或更大的單位來操作數(shù)據(jù)。
DSP芯片分類以及特點
數(shù)字信號處理器里的CPU是專門設(shè)計用來極快地進行離散時間信號處理計算的,比如那些需要進行音頻和視頻通信的場合。特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器,其主要應(yīng)用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特點:
(1)在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法;
(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開,可以同時訪問指令和數(shù)據(jù);
(3)片內(nèi)具有快速RAM,通??赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問;
(4)具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持;
(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持;
(6)具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器;
(7)可以并行執(zhí)行多個操作;
(8)支持流水線操作,使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。
當(dāng)然,與通用微處理器相比,DSP芯片的其他通用功能相對較弱些,DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu),具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。DSP芯片可以按照下列三種方式進行分類。
1.按基礎(chǔ)特性分
這是根據(jù)DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果在某時鐘頻率范圍內(nèi)的任何時鐘頻率上,DSP芯片都能正常工作,除計算速度有變化外,沒有性能的下降,這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。如果有兩種或兩種以上的DSP芯片,它們的指令集和相應(yīng)的機器代碼機管腳結(jié)構(gòu)相互兼容,則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如,美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類。
2.按數(shù)據(jù)格式分
這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類的。數(shù)據(jù)以定點格式工作的DSP 芯片稱為定點DSP芯片,如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列,ADI公司的 ADSP21XX系列,AT&T公司的DSP16/16A,Motolora公司的MC56000等。以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片,如 TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X,ADI公司的ADSP21XXX系列,AT&T公司的DSP32/32C,Motolora公司的 MC96002等。
不同浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣,有的DSP芯片采用自定義的浮點格式,如TMS320C3X,而有的DSP芯片則采用IEEE的標(biāo)準(zhǔn)浮點格式,如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的 MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。
3.按用途分
按照DSP的用途來分,可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應(yīng)用,如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用DSP芯片是為特定的DSP運算而設(shè)計的,更適合特殊的運算,如數(shù)字濾波、卷積和FFT,如Motorola公司的DSP56200,Zoran公司的ZR34881,Inmos公司的IMSA100等就屬于專用型DSP芯片。
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