嵌入式系统 - 处理器

处理器是嵌入式系统的核心。它是接收输入并在处理数据后产生输出的基本单元。对于嵌入式系统设计师来说,必须具备微处理器和微控制器的知识。

系统中的处理器

处理器有两个基本单元 −

  • 程序流控制单元 (CU)
  • 执行单元 (EU)

CU 包括一个用于从内存中获取指令的获取单元。 EU 具有执行与数据传输操作和数据从一种形式到另一种形式的转换有关的指令的电路。

EU 包括算术和逻辑单元 (ALU) 以及执行程序控制任务指令(如中断或跳转到另一组指令)的电路。

处理器运行获取周期并按照从内存中获取的相同顺序执行指令。

处理器类型

处理器可以分为以下类别 −

  • 通用处理器 (GPP)

    • 微处理器
    • 微控制器
    • 嵌入式处理器
    • 数字信号处理器
    • 媒体处理器
  • 专用系统处理器 (ASSP)

  • 专用指令处理器 (ASIP)

  • 专用集成电路 (ASIC) 或超大规模集成电路 (VLSI) 上的 GPP 核心或 ASIP 核心。

微处理器

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,例如教练、浮点处理算术单元和流水线单元,有助于更快地处理指令。

早期微处理器的获取和执行周期由约 1 MHz 的时钟频率引导。处理器现在的时钟频率为 2GHz

Microprocessors

微控制器

微控制器是一种单芯片 VLSI 单元(也称为微型计算机),尽管其计算能力有限,但具有增强的输入/输出能力和多个片上功能单元。

CPU RAM ROM
I/O 端口 定时器 串行 COM 端口

微控制器特别用于嵌入式系统中,用于具有片上程序存储器和设备的实时控制应用。

微处理器与微控制器

现在让我们来看看微处理器和微控制器之间最显着的区别。

微处理器 微控制器
微处理器本质上是多任务的。可以同时执行多个任务。例如,在计算机上,我们可以在文本编辑器中编写文本的同时播放音乐。 单任务导向。例如,洗衣机仅用于洗衣服。
RAM、ROM、I/O 端口和定时器可以从外部添加,数量可以有所不同。 RAM、ROM、I/O 端口和定时器不能从外部添加。这些组件将一起嵌入到芯片上,数量固定。
设计人员可以决定所需的内存或 I/O 端口数量。 内存或 I/O 的固定数量使微控制器成为有限但特定任务的理想选择。
外部内存和 I/O 端口的外部支持使基于微处理器的系统更重、更昂贵。 微控制器比微处理器更轻、更便宜。
外部设备需要更多空间,功耗更高。 基于微控制器的系统功耗更低,占用空间更小。