详解微处理器和微控制器区别

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中央处理器是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。


目前，嵌入式处理器的高端产品有：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；掌上电脑的处理器有六类处理器，分别是：英特尔的PXA系列处理器、MIPS处理器、StrongARM系列处理器、日立SH3处理器、摩托罗拉龙珠系列处理器和德州仪器OMAP系列处理器。
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) K* c* i" _1 O/ o微处理器和微控制器区别所在
4 P7 M; _: t- z微处理器和微控制器的区别，这样的区别主要集中在硬件结构、应用领域和指令集特征三个方面：
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, x5 F0 i& \) }# P. Q: P/ t# [硬件结构
微处理器是一个单芯片CPU，而微控制器则在一块集成电路芯片中集成了CPU和其他电路，构成了一个完整的微型计算机系统。除了CPU，微控制器还包括RAM、ROM、一个串行接口、一个并行接口，计时器和中断调度电路。
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虽然片上RAM的容量比普通微型计算机系统还要小，但是这并未限制微控制器的使用。在后面可以了解到，微控制器的应用范围非常广泛。其中，微控制器的一个重要的特征是内建的中断系统。作为面向控制的设备，微控制器经常要实时响应外界的激励。
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. i2 H- L3 b. j  S" \+ u应用领域
微处理器通常作为微型计算机系统中的CPU使用，其设计正是针对这样的应用，这也是微处理器的优势所在。然而，微控制器通常用于面向控制的应用，系统设计追求小型化，尽可能减少元器件数量。
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8 U! B7 U& W, Z7 Q" o% n3 P  U在过去，这些应用通常需要用数十个甚至数百个数字集成电路来实现。使用微控制器可以减少元器件的使用数量，只需一个微控制器、少量的外部元件和存储在ROM中的控制程序就能够实现同样的功能。
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: X# r3 C" O# [/ d2 m微控制器适用于那些以极少的元件实现对输入/输出设备进行控制的场合，而微处理器适用于计算机系统中进行信息处理。
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0 E2 _& R& ?7 K指令集特征
4 S  }$ |1 e0 N5 C2 ?/ b由于应用场合不同，微控制器和微处理器的指令集也有所不同。微处理器的指令集增强了处理功能，使其拥有强大的寻址模式和适于操作大规模数据的指令。微处理器的指令可以对半字节、字节、字，甚至双字进行操作。

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" W' r5 l, P) N& Y( s通过使用地址指针和地址偏移，微处理器提供了可以访问大批数据的寻址模式。自增和自减模式使得以字节、字或双字为单位访问数据变得非常容易。另外，微处理器还具有其他的特点，如用户程序中无法使用特权指令等。
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* a0 Z, i) j3 R# p8 v微控制器的指令集适用于输入/输出控制。许多输入/输出的接口是单/位的。例如，电磁铁控制着马达的开关，而电磁铁由一个1位的输出端口控制。微控制器具有设置和清除单位的指令，也能执行其他面向位的操作，如对“位”进行逻辑与、或和异或的运算，根据标志位跳转等。
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很少有微处理器具备这些强大的位操作能力，因为设计者在设计微处理器时，仅考虑以字节或更大的单位来操作数据。

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DSP芯片分类以及特点
数字信号处理器里的CPU是专门设计用来极快地进行离散时间信号处理计算的，比如那些需要进行音频和视频通信的场合。特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

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根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：


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• 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法
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• 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据
  
• 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问
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• 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持
  
• 快速的中断处理和硬件I/O支持
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• 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器
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• 可以并行执行多个操作
  
• 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行
  

当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
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8 I; v9 j5 c5 |; b& O- e& e+ G! O" EDSP芯片可以按照下列三种方式进行分类。
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% I3 R+ N9 V6 w- [6 }* l按基础特性分
2 _5 U+ Z- P- G. S- p) m& c8 X这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，DSP芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称为静态DSP芯片。
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" S9 V: U. Q/ X& K如果有两种或两种以上的DSP芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类DSP芯片称为一致性DSP芯片。例如，美国TI公司的TMS320C54X就属于这一类。

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* N* k% v2 p  j8 N. X7 c% U按数据格式分
这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP 芯片称为定点DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列、ADI公司的ADSP21XX系列、ATT公司的DSP16/16A、Motolora公司的MC56000等。
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8 ^% G$ ^; ~, b: s( y. R% c% v+ u0 l以浮点格式工作的称为浮点DSP芯片，如 TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，ADI公司的ADSP21XXX系列，ATT公司的DSP32/32C，Motolora公司的 MC96002等。
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不同浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的 MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。


2 \5 j5 |8 v: S  s- y按用途分
% l  ]1 a3 f! {按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。专用DSP芯片是为特定的DSP运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就属于专用型DSP芯片。


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