Embedded Systems 简明教程

Embedded Systems - Processors

处理器是一个嵌入式系统的核心。它是接收输入并处理数据后产生输出的基本单元。对于嵌入式系统设计人员而言，有必要了解微处理器和微控制器。

一个处理器有两个基本单元：

CU 包含一个从内存中获取指令的获取单元。EU 有用于实现与数据传输操作和数据从一种形式转换到另一种形式有关的指令的电路。

EU 包含算术和逻辑单元 (ALU)，还包含执行程序控制任务的指令的电路，例如中断，或跳至另一组指令。

一个处理器按从内存中获取的相同顺序运行获取循环并执行指令。

处理器可以划分为以下类别：

微处理器是具有 CPU 的单个 VLSI 芯片。此外，它还可能具有其他单元，例如缓存、浮点处理算术单元和流水线单元，这些单元有助于更快地处理指令。

早期的微处理器取指执行周期由大约 1 MHz 的时钟频率控制。现在的处理器以 2GHz 的时钟频率工作

微控制器是个单芯片 VLSI 单元（也称为 microcomputer ），虽然计算能力有限，但具备增强的输入/输出能力和许多片上功能单元。

CPU

RAM

ROM

I/O Port

Timer

Serial COM Port

微控制器尤其用于实时控制应用的嵌入式系统，具有片上程序内存和设备。

下面我们来看一看微处理器和微控制器之间最显著的区别。

Microprocessor

Microcontroller

微处理器本质上是多任务的。可以一次执行多个任务。例如，在电脑上我们可以在文本编辑器中写文字时播放音乐。

单任务方向。例如，洗衣机仅设计用来洗衣服。

RAM、ROM、I/O 端口和计时器可以外部添加，数量可以变化。

RAM、ROM、I/O 端口和计时器不能外部添加。这些组件必须一起嵌入到芯片上，数量是固定的。

设计者可以决定所需的内存或 I/O 端口的数量。

固定数量的内存或 I/O 使得微控制器非常适合有限但具体的任务。

外部存储器和 I/O 端口的外部支持让基于微处理器的系统更笨重且更昂贵。

微控制器比微处理器更轻便且更便宜。

外部设备需要更多空间，并且功耗更高。

基于微控制器的系统耗电量低，占用空间小。