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  • 微处理器的常见架构

    2012-04-18 18:31:00
    一、微处理器 之所以称为微处理器,是因为当初各大芯片厂之制程,已经进入了 1 微米...二、微处理器的常见架构 NSC 320xxAMD K5, K6, K6-2, K6-III, Duron, Athlon, Athlon XP, Athlon MP, Athlon XP-M (I...

     

    一、微处理器

     

    之所以称为微处理器,是因为当初各大芯片厂之制程,已经进入了 1 微米的阶段,用 1 微米的制程,所产制出来的处理器芯片,厂商就会在产品名称上用“微”字。

     

     

    二、微处理器的常见架构

     

    NSC 320xx
    AMD K5, K6, K6-2, K6-III, Duron, Athlon, Athlon XP, Athlon MP, Athlon XP-M (Intel x86 架构)

    AMD Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Opteron, Sempron, Turion 64 (AMD64架构)
    ARM 系列, StrongARM, Intel PXA2xx
    Atmel AVR 架构 (仅单片机)
    CDP1802 (属于 RCA COSMAC)
    Cyrix M1, M2, 6x86 (Intel x86 架构)
    DEC Alpha
    IBM POWER (与88000同为PowerPC系列以前的产品线)
    Intel 4004, 4040
    Intel 8080, 8085, Zilog Z80
    Intel 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80386, 80486 (Intel x86 架构)
    Pentium, Pentium Pro, Celeron, Pentium II, Pentium III, Xeon, Pentium 4, Pentium M, Pentium D, Celeron M, Celeron D (Intel x86, 与HP PA-RISC均为IA64架构之前的产品线)
    Itanium (IA-64 架构)
    Intel i860, i960
    MIPS 架构
    摩托罗拉 6800, MOS Technology 6502, 摩托罗拉 6809
    摩托罗拉 68000 系列, 摩托罗拉 ColdFire
    摩托罗拉 88000 (与POWER同为PowerPC系列之前的产品线)
    NexGen Nx586 (Intel x86 架构)
    OpenCores OpenRISC 架构
    PA-RISC 系列 (HP公司,与x86同为IA-64架构以前的产品线 
    PowerPC 系列, G3, G4, G5
    Signetics 2650
    SPARC, UltraSPARC, UltraSPARC II–IV
    日立/瑞萨科技的SuperH 系列
    Transmeta的Crusoe和Efficeon (VLIW架构,可模拟Intel x86)
    INMOS Transputer
    WDC 65816
    美国国家半导体公司的SC/MP ("scamp")

     

    PowerPC

    PowerPC(Performance Optimization With Enhanced RISC – Performance Computing,有时简称PPC)是一种精简指令集(RISC)架构的中央处理器(CPU),其基本的设计源自IBM的POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC;《IBM Connect电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”)架构。

    POWER是1991年,Apple(苹果电脑)、IBM、Motorola(摩托罗拉)组成的AIM联盟所发展出的微处理器架构。PowerPC是整个AIM联盟平台的一部分,并且是到目前为止唯一的一部分。但苹果电脑自2005年起,将旗下电脑产品转用Intel CPU。

    PowerPC的历史可以追溯到早在1990年随RISC System/6000一起被介绍的IBM POWER架构。该设计是从早期的RISC架构(比如IBM 801)与MIPS架构的处理器得到灵感的。

    1990年代,IBM、Apple和Motorola开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米的生产工艺,晶体管的集成度达到单芯片300万个。1998年,铜芯片问世,开创了一个新的历史纪元。2000年,IBM开始大批推出采用铜芯片的产品,如RS/6000的X80系列产品。铜技术取代了已经沿用了30年的铝技术,使硅芯片多CPU的生产工艺达到了0.20微米的水平,单芯片集成2亿个晶体管,大大提高了运算性能;而1.8V的低电压操作(原为2.5V)大大降低了芯片的功耗,容易散热,从而大大提高了系统的稳定性。

     

    x86

    x86或80x86是英特尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示,并以“86”作为结尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标,因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称,如Pentium。现时Intel把x86-32称为IA-32,全名为“Intel Architecture, 32-bit”。

    x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现,它是从Intel 8008处理器中发展而来的,  x86 中央处理器而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用,之后x86便成为了个人计算机的标准平台,成为了历来最成功的CPU架构。

    其他公司也有制造x86架构的处理器,既有Cyrix(现为VIA所收购)、NEC集团、IBM、IDT以及Transmeta。Intel以外最成功的制造商为AMD,其早先产品Athlon系列处理器的市场份额仅次于Intel Pentium。

    8086是16位处理器;直到1985年32位的80386的开发,这个架构都维持是16位。接着一系列的处理器表示了32位架构的细微改进,推出了数种的扩充,直到2003年AMD对于这个架构发展了64位的扩充,并命名为AMD64。后来Intel也推出了与之兼容的处理器,并命名为Intel 64。两者一般被统称为x86-64或x64,开创了x86的64位时代。

    值得注意的是Intel早在1990年代就与HP合作提出了一种用在安腾系列处理器中的独立的64位架构,这种架构被称为IA-64。IA-64是一种崭新的系统,和x86架构完全没有相似性;不应该把它与x86-64或x64弄混。

    x86架构是重要的可变指令长度的CISC(复杂指令集计算机,Complex Instruction Set Computer)。字组(word, 4字节)长度的存储器访问允许不对齐存储器地址,字组是以低位字节在前的顺序储存在存储器中。向前兼容性一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量。但在较新的微架构中,x86处理器会把x86指令转换为更像RISC的微指令再予执行,从而获得可与RISC比拟的超标量性能,而仍然保持向前兼容。x86架构的处理器一共有四种执行模式,分别是真实模式,保护模式,系统管理模式以及虚拟V86模式。

    Intel首次在80386SL之后引入其x86体系结构。

     

     

    三、微处理器的应用  

     

    根据微处理器的应用领域,微处理器大致可以分为三类:通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。

     

    一般而言,通用处理器追求高性能,它们用于运行通用软件,配备完备、复杂的操作系统;嵌入式微处理器强调处理特定应用问题的高性能,主要用于运行面向特定领域的专用程序,配备轻量级操作系统,主要用于蜂窝电话、CD播放机等消费类家电;微控制器价位相对较低,在微处理器市场上需求量最大,主要用于汽车、空调、自动机械等领域的自控设备。

     

     

     

    附:x86架构微处理器光辉编年史

     

    4004

    1971年英特尔诞生了第一个微处理器——4004。该芯片其实是为Busicom calculator专门设计制造的,但已经可以看到个人电脑的影子在里面了。据说当时有一位留着长发的美国人在无线电杂志上读到I4004的消息,立即就想能用这个CPU来开发个人使用的操作系统。结果经过一番仔细折腾之后,发现I4004的功能实在是太弱,而他想实现的系统功能与Basic语言并不能在上面实现只好作罢,这个人就是比尔.盖茨——微软公司的老板。不过从此之后,他对英特尔的动向非常关注,终于在1975年成就了微软公司(Microsoft Corporation)。


    8008

    8008的运算能力比4004强劲2倍。1974年,一本无线电杂志刊登了一种使用8008作处理器的机器,叫做“Mark-8(马克八号)”,这也是目前已知的最早的家用电脑了。虽然从今天的角度看来,“Mark-8”非常难以使用、控制、编程及维护,但是这在当时却是一种伟大的发明。


    8080

    8080被用于当时一种品牌为Altair(牵牛星,这个名字来源于当时电视节目里一个流行的科幻剧)的电脑上。这也是有史以来第一个知名的个人电脑。当时这种电脑的套件售价是395美金,短短数月的时间里面,销售业绩达到了数万部,创造了个人电脑销售历史的一个里程碑。


    8086,IBM PC才有可能诞生

    1978年,8086处理器诞生了。这个处理器标志着x86王朝的开始,为什么要纪念英特尔x86架构25周年?主要原因是从8086开始,才有了目前应用最广泛的PC行业基础。虽然从1971年,英特尔制造4004至今,已经有32年历史;但是从没有像8086这样影响深远的神来之作。

    还有一个更关键的因素,是时IBM研究新的PC机来打击苹果的个人电脑。IBM公司需要选择一款强大,易于扩展的处理器来驱动,英特尔的x86处理器取得了绝对的胜利,成为IBM PC的新“大脑”。

    IBM公司的PC大获成功,不但带旺了英特尔的生意,还造就了另外一个商业奇迹——微软公司比尔.盖茨搭车销售了DOS操作系统,为今天称霸软件行业攫取了第一桶金。不但如此,因为IBM公司的远见,开放了PC架构的授权康柏(今天已经变成HP的一部分)等第三方的制造商也大获其利。甚至台湾等经济的腾飞都与这次历史的联合有着必然的联系,无论从历史,还是产业的眼光来阅读,这个事件都非常值得称颂!


    8088,IBM PC的御用之选

    事实上,IBM在PC XT选用的是8088这个型号。以技术的观点来看,8088其实是8086的一个简版,其内部指令是16位的,但是外部是8位数据总线;相对于8086内部数据总线(CPU内部传输数据的总线)、外部数据总线(CPU外部传输数据的总线)均为16位,地址总线为20位,可寻址1MB内存的规格来说,是稍差了一点,但是已经足以胜任DOS系统和当时的应用程序了。


    80286,创造的康柏的神话

    1982年,英特尔发布了80286处理器,也就是俗称的286。这是英特尔第一个可以运行所有为其撰写的处理器,在发布后的六年中,全球一共交付了一千五百万台基于286的个人电脑。

    80286芯片集成了14.3万只晶体管、16位字长,时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位。与8086相比,80286寻址能力达到了16MB,可以使用外存储设备模拟大量存储空间,从而大大扩展了80286的工作范围,还能通过多任务硬件机构使处理器在各种任务间来回快速切换,以同时运行多个任务,其速度比8086提高了5倍甚至更多。IBM公司将80286用在技术更为先进AT机中,与IBM PC机相比,AT机的外部总线为16位(PC XT机为8位),内存一般可扩展到16MB,可支持更大的硬盘,支持VGA显示系统,比PC XT机在性能上有了重大的进步。

    但是这时候,IBM公司内部发生了很大的分歧内部很多人反对快速转换到286计算机的销售,因为286 PC会对IBM的小型机与之前的PC XT销售有影响,他们希望缓慢过渡。但是intel公司并不能等,80286处理器已经批量生产了,不可能堆在仓库里等IBM慢慢消化;这时候生产兼容IBM PC的康柏公司就钻了一个空子——快速推出286的PC机,一举打败IBM成为PC市场的新霸主。


    80386,32位元时代的开始

    1985年,英特尔再度发力推出了80386处理器。386集成了27万5千只晶体管,超过了4004芯片的一百倍。并且386是英特尔第一种32位处理器,同时也是第一种具有“多任务”功能的处理器——这对微软的操作系统发展有着重要的影响,所谓“多任务”就是说处理器可以在同时处理几个程序的指令。

    不过就如过渡到286一样,英特尔遇到了很大压力。当时有一种流行的观点认为,286已经足够了,根本没有必要生产386电脑,在销售上开始并不如意。但是英特尔的领导人并不这样认为,在宣传上采纳很多新的手法,借鉴了很多消费类产品的办法,让人耳目一新;另一方面,也对386芯片区分出不同的规格,去适应不同的用户需求。尤其是后来推出的80386SX芯片,内部数据总线为32位,与80386相同,但是外部数据总线为16位,既有386的优点,又有286的成本优势,取得了很大的市场成功;同时原本的386芯片改称为386DX,以区别386SX。

    386时代,Intel在技术有了很大的进步。80386内部内含27.5万个晶体管,时钟频率为12.5MHz,其后又提高到20MHz、25MHz、33MHz等。80386DX的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外,还增加了一种叫虚拟模式的工作方式,可同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。


    80486,第一个内部包含数字协处理器的CPU

    1989年,英特尔发布了486处理器。486处理器是英特尔非常成功的商业项目。很多厂商也看清了英特尔处理器的发展规律,因此很快就随着英特尔的营销战而转型成功。80486处理器集成了125万个晶体管,时钟频率由25MHz逐步提升到33MHz、40MHz、50MHz及后来的100Mhz。

    80486也是英特尔第一个内部包含数字协处理器的CPU并在x86系列中首次使用了RISC(精简指令集)技术,从而提升了每时钟周期执行指令的速度。486还采用了突发总线方式,大大提高了处理器与内存的数据交换速度。由于这些改进,80486的性能比带有80387数学协处理器的80386快了4倍有余。

    英特尔将区格用户的策略再次应用在486产品上,因此486分为有数学协处理器的486DX和无数学协处理器的486SX两种,486SX的价格要便宜一些。后来486在倍频上规格有所改进,就出现了486DX2、486DX4的新“变种”。以DX2来举例,其涵义是处理器内部工作频率为外频的2倍,这样缓解处理器内部高速与外部总线的慢速的矛盾。


    Pentium,第一款与数字无关的处理器

    1993年,英特尔发布了Pentium(奔腾)处理器。本来按照惯常的命名规律是80586,但是因为实际上“586”这样的数字不能注册成为商标使用,因此任何竞争对手都可以用586来混淆概念,扰乱市场。事实上在486发展末期,就已经有公司将486等级的产品标识成586来销售了。因此英特尔绝对使用自造的新词来作为新产品的商标——Pentium。

    Pentium处理器集成了310万个晶体管,最初推出的初始频率是60MHz、66MHz,后来提升到200MHz以上。第一代的Pentium代号为P54C,其后又发布了代号为P55C,内建MMX(多媒体指令集)的新版Pentium处理器。


    Pentium PRO,PC服务器用处理器的开端

    1995年秋天,英特尔发布了Pentium Pro处理器。Pentium PRO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器,可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。英特尔在Pentium PRO的设计与制造上又达到了新的高度,总共集成了550万个晶体管,并且整合了高速二级缓存芯片。

    Pentium PRO透露出英特尔对企业市场的雄心,不过作为第一代产品,还是有很多商榷的地方。最有趣的一件事情是,Pentium PRO执行16位程序的效能还不及同频率Pentium的水平;当然这不是一个错误,只是在当时16位程序数量还很多,32位软件尚未成为主流的情形下就显得太过超前。


    Pentium II、Celeron,PC处理器开始分化

    1997年英特尔发布了Pentium II处理器。其内部集成了750万个晶体管,并整合了MMX指令集技术,可以更快更流畅的播放影音Video,Audio以及图像等多媒体数据。Pentium II首次引入了S.E.C封装(Single Edge Contact)技术,将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。通过Pentium II,用户可以透过因特网来捕捉、编辑、共享数码图片给自己的朋友和家人;甚至在影片上加入一些文字、音乐、效果等;可以使用视频电话等最新的多媒体技术。而之前的处理器在效能上就逊色很多了;因此在行销宣传上,英特尔特别凸现Pentium II的多媒体能力,这也很大促进了多媒体技术的流行。

    1999年,英特尔发布了Celeron(赛扬)处理器。简单的说,Celeron与Pentium II并没有本质上的不同,因为它们的内核是一样的,最大的区别在于高速缓存上最初的Celeron是没有二级缓存的,目的是降低成本来夺取低端市场的份额,就像当年在386、486上,制造386SX、486SX简化版的做法一样。但是很遗憾的是,完全没有二级缓存的Celeron处理器效能极差,消费者并不买帐,因此很快英特尔就调整战略:将Celeron处理器的二级缓存设定为只有Pentium II的一半(也就是128KB),这样既有合理的效能,又有相对低廉的售价;这样的策略一直延续到今天。

    不过很快有人发现,使用双Celeron的系统与双Pentium II的系统差距不大,而价格却便宜很多,结果造成了Celeron冲击高端市场的局面。后来英特尔决定取消Celeron处理器的SMP功能,才解决了这个问题。可以看出,Celeron与Pentium II是英特尔决定将高低产品线用不同的品牌区分的开始,事实也证明这种市场策略的成功。Pentium II Xeon,PRO的继承者。

    1998年英特尔发布了Pentium II Xeon(至强)处理器。Xeon是英特尔引入的新品牌,取代之前所使用的Pentium Pro品牌。这个产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场;是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子,机械的自动化设计等。

    Pentium II Xeon处理器不但有更快的速度,更大的缓存,更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。


    Pentium III,Celeron,面向3D的网络处理器

    1999年英特尔发布了Pentium III处理器。从Pentium III开始,英特尔又引入了70条新指令(SIMD,SSE),主要用于因特网流媒体扩展(提升网络演示多媒体流、图像的性能)、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。Pentium III可以使用户有机会在网络上享受到高质量的影片,并以3D的形式参观在线博物馆、商店等。


    Pentium III Xeon,决战服务器市场

    1999年,英特尔发布了Pentium III Xeon处理器。作为Pentium II Xeon的后继者,除了在内核架构上采纳全新设计以外,也继承了Pentium III处理器新增的70条指令集,以更好执行多媒体、流媒体应用软件。除了面对企业级的市场以外,Pentium III Xeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上,也有很多进步,很大程度提升了性能,并为更好的多处理器协同工作进行了设计。


    Pentium 4、Celeron,一统江湖的风云

    2000年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑,可以创建专业品质的影片,透过因特网传递电视品质的影像,实时进行语音、影像通讯,实时3D渲染,快速进行MP3编码解码运算,在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品,仍然在继续销售中。

    Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管,到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百万个晶体管;并且开始采用0.18微米进行制造,初始速度就达到了1.5GHz(gigahertz),相当于从旧金山到纽约只花了13秒的车程(当然,没人有这么快的汽车)。

    Pentium 4还引入了NetBurst新结构,以下是NetBurst结构带来的好处:
    1.较快的系统总线(Faster System Bus);  
    2.高级传输缓存(Advanced Transfer Cache);  
    3.高级动态执行(Advanced Dynamic Execution) (包含执行追踪缓存Execution Trace Cache、高级分支预测Enhanced Branch Prediction)  
    4.超长管道处理技术(Hyper Pipelined Technology);  
    5.快速执行引擎(Rapid Execution Engine);  
    6.高级浮点以及多媒体指令集(SSE2)等等。

    当程序指令与数据一开始进入处理时,就会进入系统总线队列。Pentium 3处理器外频FSB设定在133Mhz,每时钟周期传输64位数据,提供8字节*133Mhz=1066MB/s的数据带宽;而Pentium 4处理器的系统总线虽然仅为100Mhz,同样是64位数据带宽,但由于其利用了与AGP4X相同的原理“四倍速”(即FSB400)技术,因此可传输高达3200MB/秒的数据传输速度。因此,Pentium 4处理器传输数据到系统的其他部分比目前所有的x86处理器都快,也打破了Pentium 3处理器受系统总线瓶颈的限制。其后英特尔又不断改进系统总线技术,推出了FSB533、FSB800的新规格,将数据传输速度进一步提升。并且在最新的Pentium 4处理器,英特尔已经支持双通道DDR技术,让内存与处理器传输速度也有很大的改进。

    Pentium 4还提供的SSE2指令集,这套指令集增加144个全新的指令,在128bit压缩的数据,在SSE时,仅能以4个单精度浮点值的形式来处理,而在SSE2指令集,该资料能采用多种数据结构来处理。

    Pentium 4也有对应型号的Celeron处理器,来应对低端市场。


    Xeon,开疆拓土的重任

    2001年英特尔发布了Xeon处理器。英特尔将Xeon的前面去掉了Pentium的名号,并不是说就与x86脱离了关系,而是更加明晰品牌概念。Xeon处理器的市场定位也更加瞄准高性能、均衡负载、多路对称处理等特性,而这些是台式电脑的Pentium品牌所不具备的。Xeon处理器实际上基于Pentium 4的内核,比起Pentium III的Xeon处理器来,要快30%~90%,不过这还要视乎软件应用的配置而定。Xeon处理器基于英特尔的NetBurst架构,有更高级的网络功能,及更复杂更卓越的3D图形性能。


    Itanium,64位元的时代来临

    2001年英特尔发布了Itanium(安腾)处理器。Itanium处理器是英特尔第一款64位元的产品。这是为顶级、企业级服务器及工作站设计的,在Itanium处理器中体现了一种全新的设计思想,完全是基于平行并发计算而设计(EPIC)。对于最苛求性能的企业或者需要高性能运算功能支持的应用(包括电子交易安全处理、超大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运算等)而言,Itanium处理器基本是PC处理器中唯一的选择。


    Itanium 2,企业的新擎天支柱

    2002年英特尔发布了Itanium 2处理器。代号为McKinley的Itanium 2处理器是英特尔第二代64位系列的产品。Itanium 2将英特尔架构的效能与量产经济(volume economics)带给需要运算效能的市场用户,相较于专属型(proprietary)产品,Itanium 2处理器系列以低成本与更高效能,提供高阶服务器与工作站各种平台与应用支持。

    Itanium 2处理器是以Itanium架构为基础所建立与扩充的产品。提供了二位元的相容性,可与专为第一代Itanium处理器优化编译的应用程序兼容,并大幅提升了50%~100%的效能。Itanium 2具有6.4GB/sec的系统总线带宽、高达3MB的L3缓存,据英特尔称Itanium 2的性能,足足比Sun Microsystems的硬件平台高出50%。


    Pentium M,移动、网络、节能的铁骑

    2003年英特尔发布了Pentium M处理器。以往虽然有移动版本的Pentium II、III,甚至是Pentium 4-M产品,但是这些产品仍然是基于台式电脑处理器的设计,再增加一些节能,管理的新特性而已。即便如此,Pentium III-M和Pentium 4-M的能耗远高于专门为移动运算设计的CPU,例如全美达的处理器。

    英特尔Pentium M处理器结合了855芯片组家族与Intel PRO/Wireless2100网络联机技术,成为英特尔Centrino(迅驰)移动运算技术的最重要组成部分。Pentium M处理器可提供高达1.60GHz的主频速度,并包含各种效能增强功能,如:最佳化电源的400MHz系统总线、微处理作业的融合(Micro-OpsFusion)和专门的堆栈管理器(Dedicated Stack Manager),这些工具可以快速执行指令集并节省电力。

    更关键的是,Pentium M处理器加上802.11的无线WiFi技术,就构成了英特尔Centrino(迅驰)移动运算技术的整套解决方案。这样不仅具备了节能、长续航时间的优点,更领导了目前流行的无线网络风尚。因此,IBM、Sony、HP等各大笔记本电脑厂商已经全面转用Pentium M处理器来制造自己的主流产品。

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/JCSU/articles/2455772.html

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  • 常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入式应用,故称单片机(single chip microcomputer)。随后,为了更好地满足控制领域的嵌入式应用,...
  • 微控制器:CPU + 片内内存 + 片内外设 微处理器:CPU 处理器通常指微处理器、微控制器和数字信号...最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入...

    微控制器:CPU + 片内内存 + 片内外设

    微处理器:CPU

    处理器通常指微处理器、微控制器和数字信号处理器这三种类型的芯片。

    微处理器(MPU)通常代表一个功能强大的CPU,但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。

    早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入式应用,故称单片机(single chip microcomputer)。随后,为了更好地满足控制领域的嵌入式应用,单片机中不断扩展一些满足控制要求的电路单元。目前,单片机已广泛称作微控制器(MCU)。

    也有由微处理器发展的微控制器,比如,Intel的386EX就是很成功的80386微处理器的微控制器版本。它与嵌入式应用的微处理器一样,也称为嵌入式微处理器。嵌入式处理器的高端产品有:Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片。

    数字信号处理器(DSP)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,比如那些需要进行音频和视频通信的场合。DSP内含乘加器,能比其它处理器更快地进行这类运算。最常见的是ti的TMS320CXX系列和Motorola的5600X系列。

    中央处理器,或简称为处理器,英文缩写为CPU,即Central Processing Unit,是电子计算机(港译-电子计算器)的主要设备之一,其功能主要是解译计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU为电子计算机设计提供了基本的数字计算特性。CPU、存储设备和输入/输出设备是现代微型电脑的三大核心部件。由集成电路制造的CPU通常称为微型处理器。从20世纪70年代中期开始,单芯片微型处理器几乎取代了所有其他类型的CPU,今天CPU这个术语几乎成为了所有微型处理器的代称。

    CPU的组成

    运算器:算数、逻辑(部件:算数逻辑单元、累加器、暂存器组、路径转换器、数据总线)

    控制器:复位、使能(部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器)
    几个名字的自我理解:

    单片机是一块类似PC的芯片,只是没PC强大,但它可以嵌入到其它设备中从而对其进行操控。所以微控制器与单片机实际是同等概念。

    微处理器指的是CPU,即组成PC主要成分的一个器件,用来理解和执行指令的一种器件。

    DSP是一种特殊结构的CPU,它专门用于处理数字信号的各种功能。

    目前有许多微处理器逐渐演化为微控制器(MCU)比如arm,因此这些概念开始融会,所以处理器包括CPU,MCU,DSP.
    ARM目前是嵌入式处理器的代名词:由CPU,少量的RAM,FLASH,和其它接口封装而成的。
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  • 1. 问:单片机、微控制器和微处理器有何区别?答:处理器通常指微处理器、微控制器...最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入式应用,故称单...

    1. 问:单片机、微控制器和微处理器有何区别?

    答:处理器通常指微处理器、微控制器和数字信号处理器这三种类型的芯片。微处理器(MPU)通常代表一个功能强大的CPU,但不是为任何已有的特定计算目 的而设计的芯片。这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入式应用,故称单片机(single chip microcomputer)。随后,为了更好地满足控制领域的嵌入式应用,单片机中不断扩展一些满足控制要求的电路单元。目前,单片机已广泛称作微控制 器(MCU)。 也有由微处理器发展的微控制器。比如,Intel的386EX就是很成功的80386微处理器的微控制器版本。它与嵌入式应用的微处理器一样,也称为嵌入 式微处理器。嵌入式处理器的高端产品有:Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片。 数字信号处理器(DSPs)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,比如那些需要进行音频和视频通信的场合。DSPs内含乘加器,能 比其它处理器更快地进行这类运算。最常见的是TI的TMS320CXX系列和Motorola的5600X系列。

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    2. 问:什么是嵌入式系统?它和通用微机有何不同?

    答:嵌入式系统(embedded system)是计算机硬件和软件的集合体。它包括一个处理器,涉及对硬件的直接控制,是为了嵌入到对象体系中完成某种特定的功能而设计的,是嵌入式计算 机系统的简称。如微波炉是很好的嵌入式系统的应用实例:用处理器和软件帮助人们做饭。嵌入式系统和家里的微机(个人计算机)形成了鲜明的对比。同样是计算 机硬件和软件,个人计算机却不是用来完成某个特定功能的, 相反,它可以做各种不同的事情。

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    因此,很多人用计算机的通用性来区分通用计算机(通用微机)和嵌入式系统这种专用计算机系统。嵌入式系统可以是微控制器 (单片机)或是以微处理器为主构成的计算机系统,也包括数字信号处理器(DSPs)构成的系统和片上系统SoC(System on Chip)。 单片机是专门用作嵌入式应用而设计的单芯片型计算机。为了不断扩展的嵌入式应用要求,不断在片内扩展满足控制需要的各种单元电路,而形成目前广泛使用的微 控制器。因此,单片机(微控制器)是一个典型的普及型的嵌入式系统,因为它们除了嵌入式应用之外没有其他用途。

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    3. 问:数据传输率的单位是b/s还是baud?

    答:串行通信的数据传输率一般用位每秒(bps,即bit per second)表示,单位为b/s。baud是波特率单位。波特率指每秒一个信道的信号改变的数目,即电信号被送到通信线上的频率。波特率是一个电气测量 单位,并不一定是一个线路上的数据传输率单位。当一个数据位被编码在一个信号周期中时, bps才等于波特率。如果使用了压缩和编码算法,位传输率将超过基本的波特率。一个UART只负责处理电信号的发送和接收,这样,微机和单片机的UART 串行口的设置就是让其按指定的波特率接收或发送,因而取baud为波特率的单位;而通过MODEM等在数据线路上传输的单位应取b/s, 因为MODEM一般都使用编码算法来增加传输率。

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    1. 问:单片机、微控制器和微处理器有何区别?

    答:处理器通常指微处理器、微控制器和数字信号处理器这三种类型的芯片。微处理器(MPU)通常代表一个功能强大的CPU,但不是为任何已有的特定计算目 的而设计的芯片。这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。 早期的微控制器是将一个计算机集成到一个芯片中,实现嵌入式应用,故称单片机(single chip microcomputer)。随后,为了更好地满足控制领域的嵌入式应用,单片机中不断扩展一些满足控制要求的电路单元。目前,单片机已广泛称作微控制 器(MCU)。 也有由微处理器发展的微控制器。比如,Intel的386EX就是很成功的80386微处理器的微控制器版本。它与嵌入式应用的微处理器一样,也称为嵌入 式微处理器。嵌入式处理器的高端产品有:Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片。 数字信号处理器(DSPs)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,比如那些需要进行音频和视频通信的场合。DSPs内含乘加器,能 比其它处理器更快地进行这类运算。最常见的是TI的TMS320CXX系列和Motorola的5600X系列。

    2. 问:什么是嵌入式系统?它和通用微机有何不同?

    答:嵌入式系统(embedded system)是计算机硬件和软件的集合体。它包括一个处理器,涉及对硬件的直接控制,是为了嵌入到对象体系中完成某种特定的功能而设计的,是嵌入式计算 机系统的简称。如微波炉是很好的嵌入式系统的应用实例:用处理器和软件帮助人们做饭。嵌入式系统和家里的微机(个人计算机)形成了鲜明的对比。同样是计算 机硬件和软件,个人计算机却不是用来完成某个特定功能的, 相反,它可以做各种不同的事情。因此,很多人用计算机的通用性来区分通用计算机(通用微机)和嵌入式系统这种专用计算机系统。嵌入式系统可以是微控制器 (单片机)或是以微处理器为主构成的计算机系统,也包括数字信号处理器(DSPs)构成的系统和片上系统SoC(System on Chip)。 单片机是专门用作嵌入式应用而设计的单芯片型计算机。为了不断扩展的嵌入式应用要求,不断在片内扩展满足控制需要的各种单元电路,而形成目前广泛使用的微 控制器。因此,单片机(微控制器)是一个典型的普及型的嵌入式系统,因为它们除了嵌入式应用之外没有其他用途。

    3. 问:数据传输率的单位是b/s还是baud?

    答:串行通信的数据传输率一般用位每秒(bps,即bit per second)表示,单位为b/s。baud是波特率单位。波特率指每秒一个信道的信号改变的数目,即电信号被送到通信线上的频率。波特率是一个电气测量 单位,并不一定是一个线路上的数据传输率单位。当一个数据位被编码在一个信号周期中时, bps才等于波特率。如果使用了压缩和编码算法,位传输率将超过基本的波特率。一个UART只负责处理电信号的发送和接收,这样,微机和单片机的UART 串行口的设置就是让其按指定的波特率接收或发送,因而取baud为波特率的单位;而通过MODEM等在数据线路上传输的单位应取b/s, 因为MODEM一般都使用编码算法来增加传输率。

     

    转自 http://www.21ic.com/jichuzhishi/mcu/category/2013-11-15/195637.html

    转载于:https://www.cnblogs.com/caolinsummer/p/5555256.html

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  • 选择适合某个产品使用的微处理器是一项艰巨的任务。不仅要考虑许多技术因素,而且要考虑可能影响到项目成败的成本和交货时间等商业问题。  在项目刚启动时,人们经常压抑不住马上动手的欲望,在系统细节出台之前就...
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