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西門子業(ye) 務部門Mentor的高級產(chan) 品經理Jeff Hancock認為(wei) :“從(cong) 係統軟件的角度來看,MCU有望適用於(yu) 直接解釋和控製硬件傳(chuan) 感器和執行器的應用。這種訪問通常涉及一致且可靠的指令時序,這與(yu) 通用MPU的需求相矛盾。通用MPU旨在優(you) 化吞吐量,而MCU通常會(hui) 優(you) 化延遲。因此,如果是需要處理大型數據庫,MPU更合適,如果是要精細的機電控製,那麽(me) MCU更合適。
一直以來,MPU和MCU是微處理器與(yu) 嵌入式係統領域即重要又比較容易混淆的兩(liang) 個(ge) 概念,並且它們(men) 的發展路線越來越容易混淆,因為(wei) 它們(men) 的之間的界線變得越來越模糊了。
首先從(cong) 字麵上區別它們(men) 的不同:
MCU的全稱是Mirco Controller Unit,中文叫微控製器(單片機),
MPU的全稱叫Micro Processor Unit,中文叫微處理器,
從(cong) 字麵上理解就是一個(ge) 側(ce) 重於(yu) Controller(控製)一個(ge) 側(ce) 重於(yu) Processor(處理)。
我們(men) 先說明MCU也就是控製器的的功能,它主要完成“控製(Controller)”相關(guan) 的任務,根據外界的信號(刺激),產(chan) 生一些反應,做一點簡單的人機界麵。可以理解為(wei) MCU在工作不需要太多的“思考”,更多是根據接收的信號指令來做出反應。這也就導致在設計MCU的時候會(hui) 考慮以下幾個(ge) 因素:1、不需要太高的主頻,早期MCU主頻也就十幾MHz,還是12個(ge) 周期執行一條指令。經過多年的需求的變化和改進達到了100MHz。2、處理能力不用太強,別看現在都是32位的MCU,曾經8位的MCU長期是微控製器的主流。3、通常不需要支持複雜的圖形界麵和處理能力,因為(wei) MCU執行更多的是“控製相關(guan) ”任務。4、MCU一般對於(yu) 存儲(chu) 器的容量要求比較低,在MCU上完成的任務大多數任務類型單一,任務執行過程簡單,所以一般是不需要MCU去執行功能複雜、運算量大的程序,也不需要運行大型操作係統來支持複雜的多任務管理,也就沒有了太多的存儲(chu) 器的容量需求了。
而MPU主要執行的是處理(Processor)的任務,用處理/運算能力去執行比較複雜的任務。MPU的定位就是具有相當的處理和運算能力,可以運行較大型的操作係統來實現複雜的任務處理。因此設計MPU的時候通常會(hui) 考慮以下幾個(ge) 因素:1、MPU需要具備有比較高的主頻和較為(wei) 強大的運算能力。就目前市場上看MPU的運算bit數最低是32bit,主流的為(wei) 64bit,主頻的主流是從(cong) 幾百兆赫到幾千兆赫不等。2、MPU通常需要外掛大容量的存儲(chu) 器,因為(wei) 為(wei) 了支撐MPU強大的算力,通常需要有大容量的存儲(chu) 器來配合支撐。而大容量的存儲(chu) 器難以被集成到以邏輯功能為(wei) 主的MPU內(nei) 部,所以MPU現在要運行起來通常需要“外掛”了。這個(ge) 大容量的存儲(chu) 器主要是大容量的DDR存儲(chu) 器和FLASH。(所以從(cong) 存儲(chu) 器上也可以進行區別:MPU一般都有外掛存儲(chu) 器。而MCU往往隻需要使用片上集成的小存儲(chu) 器即可)。
總結一下,MPU和MCU的區別本質上是因為(wei) 應用定位不同,為(wei) 了滿足不同的應用場景而按不同方式優(you) 化出來的兩(liang) 類器件。MPU注重通過較為(wei) 強大的運算/處理能力,執行複雜多樣的大型程序,通常需要外掛大容量的存儲(chu) 器。而MCU通常運行較為(wei) 單一的任務,執行對於(yu) 硬件設備的管理/控製功能。通常不需要很強的運算/處理能力,因此也不需要有大容量的存儲(chu) 器來支撐運行大程序。通常以單片集成的方式在單個(ge) 芯片內(nei) 部集成小容量的存儲(chu) 器實現係統的“單片化”。