CPU、DSP、MPU、MCU、SOC、FPGA、ARM等概念
参考资料:
百度知道 “stm32和cortex m3是什么关系”:https://zhidao.baidu.com/question/178510430.html
知乎“DSP与MCU与ARM与FPGA有什么区别?”:https://www.zhihu.com/question/278500219/answer/405183375
CSDN“MCU 和 SOC 的区别”:https://blog.csdn.net/qq_34930488/article/details/101054341?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2defaultbaidujs_baidulandingword~default-0.no_search_link&spm=1001.2101.3001.4242.1
4.博客园“ARM cortex三个版本A,R, M之间区别”:https://www.cnblogs.com/hjbf/p/13298964.html
1、CPU(Central Processing Unit)
CPU叫中央处理器,是计算机的核心,其中可以执行指令,可以进行算数和逻辑运算。CPU的种类很多,很多,不同半导体公司有不同的CPU,Intel设计和制造的是一种CPU,英国ARM公司设计的是另一种CPU。设计重点在运算速度追求快,指令效率高。
冯.诺依曼提出的计算机结构是:
计算机=CPU+M+IO+程序。M是存储器,IO是各种输入输出接口。
2、DSP(Digital Signal Process)
DSP叫数字信号处理器。DSP是TI德克萨斯仪器公司设计的一种CPU,其机器指令对数字信号中的卷积、傅里叶变换、乘法、除法等运算很快,最早使用跳转预测,很适合数字信号方面的运算,所以叫数字信号处理器,实际上,它是一种特殊的CPU。
3、MPU (Micro Processor Unit)
MPU叫微处理器(不是微控制器),通常代表一个功能强大的CPU(暂且理解为增强版的CPU吧),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。Intel X86,ARM的一些Cortex-A芯片如飞思卡尔i.MX6、全志A20、TI AM335X等都属于MPU。
4、MCU (Micro Control Unit)
MCU叫微控制器,是指随着大规模集成电路的出现及其发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的芯片。即MCU=CPU+M+IO(其中的M可以在片外扩展,IO也可以在片外扩展)。比如51,AVR、STM32这些芯片,内部除了CPU外还有RAM、ROM,可以直接加简单的外围器件(电阻,电容)就可以运行代码了。而如x86、ARM这些MPU就不能直接运行代码了,它只不过是增强版的CPU,所以得添加RAM,ROM。
这里解释一下STM32和ARM公司Cortex-M内核之间的关系:
Cortex-M3处理器内核是单片机的中央处理单元(CPU)。完整的基于CM3的MCU还需要很多其它组件。在芯片制造商得到CM3处理器内核的使用授权后,**它们就可以把CM3内核用在自己的硅片设计中,添加存储器,外设,I/O以及其它功能块。**不同厂家设计出的单片机会有不同的配置,包括存储器容量、类型、外设等都各具特色。如果想要了解某个具体型号的处理器,还需查阅相关厂家提供的文档。STM32就是意法半导体厂商采用采用CM3内核设计的MCU芯片。
5、SOC(System on Chip)
SOC指的是片上系统,MCU只是芯片级的芯片,而SOC是系统级的芯片,它既MCU(51,avr)那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样强大,不单单是放简单的代码,可以放系统级的代码,也就是说可以运行操作系统(将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一)。
6、FPGA(Field-programmable gate array)
FPGA叫场可编程门阵列,还有一种CPLD叫复杂可编程逻辑器件,你想象其中有很多,很多零散的与,或,非门电路块,你可以通过编程(或画电路图)把它们连接起来,可以连接组成很复杂的组合逻辑,也可以连接组成很复杂的时序逻辑,以至于可以内部放一个CPU,MCU的硬件。硬件实现逻辑,一定很快。
7、ARM(Advanced RISC Machine,一家公司)
ARM一般指英国ARM公司设计的CPU的IP核(知识产权核),很多芯片厂家基于ARM的CPU的IP核,设计了自己家的MCU、MPU、SOC等(某些ARM芯片中也嵌入了数字信号处理功能)。
ARM内核分为三个版本A,R,M:
1,A系列:顶级主控,在人机互动要求较高的场合,比如pda,手机,平板电脑, GPS等。a系列类似于cpu,与arm9和arm11相对应,都是可以跑操作系统的。linux等。
2,R系列:实时高性能处理器,主要应用在对实时性要求高的场合, 硬盘控制器,车载控制产品。
3,M系列:通用低端,工业,消费电子领域微控制器, 不能跑操作系统(只能跑ucos2),偏向于控制方面,说白了就是一个高级的单片机。