详解微处理器和微控制器区别

  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和处理计算机软件中的数据。最重要的包含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。

  微处理器微控制器区别，这样的区别大多分布在在硬件结构、应用领域和指令集特征三个方面：

  其一，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。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。在后面能了解到，微控制器的应用场景范围十分普遍。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。

  其二，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。在过去，这些应用常常要用数十个甚至数百个数字集成电路来实现。使用微控制器能够大大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中的控制程序就可以在一定程度上完成同样的功能。微控制器适用于那些以极少的元件实现对输入/输出设备做控制的场合，而微处理器适用于计算机系统中进行信息处理。

  其三，指令集特征。由于应用场合不同，微控制器和微处理器的指令集也不一样。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，甚至双字做相关操作。利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很容易。另外，微处理器还具有其他的特点，如用户程序中没办法使用特权指 令等。

  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。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。

  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，比如那些有必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。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：

  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，可拿来快速的实现各种数字信号处理算法。DSP芯片可根据下列三种方式来进行分类。

  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。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。

  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。

  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。