微处理器和微控制器的联系和区别

屈育成 2020-06-29 9909

控制/MCU

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描述

　　自从英特尔于1971年开发的第一款商用微处理器（4位4004）到目前的I9系列（64位）微处理器，已经更新了很多代。微处理器技术的进步使个人计算比以往更快，更可靠。如果说微处理器是计算机系统的心脏，那么微控制器就是大脑。微处理器和微控制器通常具有相同的功能，因为它们具有共同的特征，并且它们是专为实时应用而设计的，因此经常相互使用。但是，他们又有相当大的差异。

　　事实上，这两个名称之间的主要区别在于它们的外围设备。与微控制器不同，微处理器没有内置存储器，ROM，串行端口，计时器和其他构成系统的外围设备。需要外部总线来连接外围设备。另一方面，微控制器将所有外围设备（如处理器，RAM，ROM和IO）都集成在单个芯片中。它具有内部控制总线，设计人员无法使用。由于所有组件都封装在一个芯片中，因此结构紧凑，非常适合大规模工业应用。微处理器是计算机系统的心脏，而微控制器是大脑。

　　什么是微处理器

　　微处理器是仅具有中央处理单元的基于硅的集成芯片。这是计算机系统的核心，旨在执行涉及数据的任务负载。微处理器芯片上没有RAM、ROM、IO引脚，计时器和其他外围设备。它们将在外部添加以使它们起作用。它由处理所有算术和逻辑运算的ALU组成；控制单元，用于管理和处理整个系统中的指令流；和寄存器阵列，用于存储存储器中的数据以便快速访问。它们设计用于通用应用程序，例如计算机系统中的逻辑操作。简而言之，它是单个集成电路上的全功能CPU，计算机系统使用它来完成其工作。

　　什么是微控制器

　　微控制器就像是一台微型计算机输，具有CPU以及RAM、ROM、串行端口、计时器和IO外设，它们都嵌入在单个芯片中。它旨在执行需要一定程度控制的特定应用任务，例如电视遥控器、LED显示面板、智能手表、车辆、交通信号灯控制、温度控制等。它是带有微处理器，存储器和入/输出端口都在单个芯片上。这是计算机系统的大脑，其中包含足够的电路来执行特定功能而无需外部存储器。由于它缺少外部组件，因此功耗较小，因此非常适合电池供电的设备。简单来说，微控制器是具有较少外部硬件的完整计算机系统。

　　（1）微处理器和微控制器涉及的技术

　　微处理器是可编程的多用途硅芯片，是计算机系统中最关键的组件。就像计算机系统的心脏一样，它由ALU（算术逻辑单元）、控制单元、指令解码器和寄存器阵列组成。另一方面，微控制器是嵌入式系统的核心，而嵌入式系统是微处理器技术的副产品。

　　（2）微处理器和微控制器的架构

　　微处理器只是一个集成电路，没有RAM，ROM或输入/输出引脚。它基本上是指计算机系统的中央处理单元，该中央处理单元获取，解释和执行传递给计算机系统的命令。它将CPU的功能集成到单个集成电路中。另一方面，微控制器是功能更强大的设备，其中包含微处理器电路，并且将RAM、IO和处理器全部集成在单个芯片中。

　　（3）微处理器和微控制器的工作

　　微处理器需要外部总线来连接外设，例如RAM，ROM，模拟和数字IO以及串行端口。ALU执行来自存储器或输入设备的所有算术和逻辑运算，并将结果执行到输出设备上。微控制器是一种小型设备，所有外围设备都嵌入一个芯片中，旨在执行特定任务，例如执行用于控制其他设备的程序。

　　（4）微处理器和微控制器中的数据存储器

　　数据存储器是PIC的一部分，其中包含特殊功能寄存器和通用寄存器。它临时存储数据并保持中间结果。微处理器执行存储在存储器中的几条指令，并将结果发送到输出。微控制器包含一个或多个CPU以及RAM和其他外围设备。CPU从内存中获取指令并执行结果。

　　（5）储存在微处理器和微控制器中

　　微处理器基于冯·诺依曼架构（也称为冯·诺依曼模型和普林斯顿架构），其中控制单元通过将控制信号分配给硬件来获取指令并对其进行解码。这个想法是将指令与指令所操作的数据一起存储在存储器中。另一方面，微控制器基于哈佛架构，其中指令和程序数据分别存储。

　　（6）微处理器和微控制器的应用

　　微处理器是具有单个芯片的大容量存储设备，并嵌入到多种应用程序中，例如规范控制、交通信号灯控制、温度控制、测试仪器、实时监控系统等等。微控制器主要用于电气和电子电路以及自动控制的设备，例如高端医疗仪器、汽车发动机控制系统、太阳能充电器、游戏机、交通信号灯控制、工业控制设备等。

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