嵌入式系统 - 处理器


处理器是嵌入式系统的核心。它是接受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人员来说,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 -

  • 程序流程控制单元 (CU)
  • 执行单位(欧盟)

CU包括用于从存储器获取指令的获取单元。EU 具有实现与数据传输操作和从一种形式到另一种形式的数据转换相关的指令的电路。

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

处理器运行取指周期并以与从内存中取指相同的顺序执行指令。

处理器类型

处理器可以属于以下类别 -

  • 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)

  • 应用特定指令处理器 (ASIP)

  • 专用集成电路 (ASIC) 或超大规模集成 (VLSI) 电路上的 GPP 内核或 ASIP 内核。

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。

早期微处理器的读取和执行周期由大约 1 MHz 的时钟频率引导。处理器现在的运行时钟频率为 2GHz

微处理器

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),虽然计算能力有限,但具有增强的输入/输出能力和许多片上功能单元。

中央处理器 内存 只读存储器
输入/输出端口 定时器 串行COM端口

微控制器特别用于嵌入式系统,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

现在让我们看一下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处理的。可以一次执行多个任务。例如,在计算机上我们可以一边播放音乐,一边在文本编辑器中编写文本。 单一任务导向。例如,洗衣机仅设计用于洗涤衣服。
RAM、ROM、I/O 端口和定时器可以从外部添加,并且数量可以有所不同。 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在芯片上,并且数量固定。
设计人员可以决定所需的内存或 I/O 端口数量。 固定数量的内存或 I/O 使微控制器非常适合有限但特定的任务。
外部存储器和 I/O 端口的外部支持使得基于微处理器的系统变得更重、更昂贵。 微控制器比微处理器轻且便宜。
外部设备需要更大的空间,并且功耗更高。 基于微控制器的系统消耗更少的功率并且占用更少的空间。