CPU、MPU、MCU、SOC 介紹

CPU(Central Processing Unit,中央處理器)發展出來三個分枝,一個是DSP(Digital Signal Processing/Processor,數字信號處理),另外兩個是MCU(Micro Control Unit,微控制器單元)和MPU(Micro Processor Unit,微處理器單元)。

 

1、CPU(Central Processing Unit),是一臺計算機的運算核心和控制核心。CPU由運算器、控制器和寄存器及實現它們之間聯繫的數據、控制及狀態的總線構成。差不多所有的CPU的運作原理可分爲四個階段:提取(Fetch)、解碼(Decode)、執行(Execute)和寫回(Writeback)。 CPU從存儲器或高速緩衝存儲器中取出指令,放入指令寄存器,並對指令譯碼,並執行指令。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編程。

2、MPU (Micro Processor Unit),叫微處理器(不是微控制器),通常代表一個功能強大的CPU(暫且理解爲增強版的CPU吧),但不是爲任何已有的特定計算目的而設計的芯片。這種芯片往往是個人計算機和高端工作站的核心CPU。Intel X86,ARM的一些Cortex-A芯片如飛思卡爾i.MX6、全志A20、TI AM335X等都屬於MPU。

3、MCU(Micro Control Unit),叫微控制器,是指隨着大規模集成電路的出現及其發展,將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數器和多種I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片級的芯片,比如51,AVR、Cortex-M這些芯片,內部除了CPU外還有RAM、ROM,可以直接加簡單的外圍器件(電阻,電容)就可以運行代碼了。而如x86、ARM這些MPU就不能直接放代碼了,它只不過是增強版的CPU,所以得添加RAM,ROM。

4、SOC(System on Chip),指的是片上系統,MCU只是芯片級的芯片,而SOC是系統級的芯片,它既MCU(51,avr)那樣有內置RAM、ROM同時又像MPU那樣強大,不單單是放簡單的代碼,可以放系統級的代碼,也就是說可以運行操作系統(將就認爲是MCU集成化與MPU強處理力各優點二合一)。

5、DSP運算能力強,擅長很多的重複數據運算

 

微控制器在經過這幾年不斷地研究,發展,歷經4位,8位,到現在的16位及32位,甚至64位。產品的成熟度,以及投入廠商之多,應用範圍之廣,真可謂之空前。目前在國外大廠因開發較早,產品線廣,所以技術領先,而本土廠商則以多功能爲產品導向取勝。但不可諱言的,本土廠商的價格戰是對外商造成威脅的關鍵因素。 由於製程的改進,8位MCU與4位MCU價差相去無幾,8位已漸成爲市場主流;

目前4位MCU大部份應用在計算器、車用儀表、車用防盜裝置、呼叫器、無線電話、CD播放器、LCD驅動控制器、LCD遊戲機、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計、溫溼度計、遙控器及傻瓜相機等;

8位MCU大部份應用在電錶、馬達控制器、電動玩具機、變頻式冷氣機、呼叫器、傳真機、來電辨識器(CallerID)、電話錄音機、CRT顯示器、鍵盤及USB等;

16位MCU大部份應用在行動電話、數字相機及攝錄放影機等;

32位MCU大部份應用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN電話、激光打印機與彩色傳真機;

64位MCU大部份應用在高階工作站、多媒體互動系統、高級電視遊樂器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高級終端機等。

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