Микропроцесорите, микроконтролерите и интегралните схеми (IC) са градивните елементи на всички електронни устройства. Казват също, че те са сърцето и душата на електронната индустрия. Тези устройства може да звучат подобно, но да се различават по своите свойства и функции. Често хората не разбират разликата между микропроцесор и микроконтролер. Объркването не свършва тук; Разликата между микропроцесора и процесора е друга тема за обсъждане. В тази статия ще видим сравнението между микропроцесор и микроконтролер и подробно обяснение на всички тези термини. Освен това ще научите подробно сравнението или разликата между IC и микропроцесор. Прочетете това ръководство, за да разберете по-добре как се различават един от друг.
Съдържание
Каква е разликата между микропроцесор и микроконтролер?
Продължавайте да четете, за да разберете подробно всичко за сравнението и разликата между микропроцесор и микроконтролер.
Какво е микропроцесор?
Преди да научим разликата между микропроцесор и микроконтролер, нека научим за микропроцесорите. Микропроцесорът е чип, за който се казва, че е мозъкът на компютъра. Нарича се още централен процесор (CPU). Този единичен чип може да обработва цялата логическа и изчислителна информация като събиране/изваждане, I/O управление и много други. Той контролира всички системни компоненти като USB, I/O устройства, монитори, памет и т.н. За да изпълни инструкциите, дадени от потребителите, той извлича данните, декодира ги от език на високо ниво на машинен език и след това изпълнява дадените инструкции.
Какви са компонентите на микропроцесора?
Микропроцесорът се състои от следните компоненти, използвани за изпълнение на дадените инструкции:
-
Регистри: Това е мястото за временно съхранение за изпълнение на дадената инструкция. След изпълнение данните се изпращат до източника и се изтриват от регистрите.
-
Аритметично и логическо устройство: Извършва аритметични и логически операции като математически изчисления.
-
Блок за синхронизиране и контрол: Гарантира, че всички вътрешни и външни компоненти работят заедно във времето и последователността.
Как работи микропроцесорът?
Микропроцесорът е самостоятелен чип, свързан с външни периферни устройства като I/O устройства и модули памет за изпълнение на даден набор от инструкции.
- Входно устройство за предаване на информацията от потребителя към паметта.
- Памет за запазване на информацията и изпълнение на необходимата функция.
-
Изходни устройства за показване на резултатите.
Снимка от Christian Wiediger в Unsplash
Какви са видовете микропроцесори?
Микропроцесорите се категоризират в три типа въз основа на:
1. Размер на шината за данни
Според размера на шината за данни микропроцесорът се класифицира в следните типове:
-
4-битов: Тези процесори имат ширина на пътя на данните от 4 бита. Те влизат в употреба в началото на 70-те години. Примери за този процесор са INTEL 4004 и 4040.
-
8-битови: Това са процесори, способни да прехвърлят 8-битови данни едновременно. Пример за този процесор е INTEL 8085.
-
16-битови: Това са процесори, способни да прехвърлят 16-битови данни едновременно. Примери за тези процесори са INTEL 8088 и 80286.
-
32-битов: Тези процесори могат да прехвърлят 32-битови данни на такт. Примери за тези процесори са INTEL 80386, 80486 и Pentium.
2. Приложение
Въз основа на приложението на процесора, той се категоризира в следните типове:
-
Процесори с общо предназначение (GPP): Процесорите с общо предназначение (GPP) са предназначени за обичайни ежедневни приложения. Например настолни компютри, мобилни телефони, INTEL 8085 и Pentium.
-
Микроконтролери (MCU): Микроконтролерите (MCU) са процесори с вградени памети и I/O периферни устройства, предназначени да изпълняват определен набор от функции. Например INTEL 8051, перални машини, компютърни принтери и др.
-
Микропроцесор със специално предназначение (SPM): Микропроцесор със специално предназначение (SPM) е проектиран да обработва конкретна операция, необходима за приложение. Например обработка на цифров сигнал, радар и полет.
Продължете да четете, за да научите сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер.
3. Архитектура
-
Компютър с комплексен набор от инструкции (CISC): Както обяснява името, компютърът с комплексен набор от инструкции (CISC) използва минимален брой инструкции за програма. Една команда изпълнява всички функции като зареждане, оценяване и съхраняване. Следователно, което прави процеса сложен. Той пренебрегва броя на циклите на команда. Основният му фокус е да създава сложни команди директно към хардуера. Процесорите на INTEL и AMD са базирани на CISC функции.
-
Компютър с намален набор от инструкции (RISC): Компютър с намален набор от инструкции (RISC) е проектиран като реакция на CISC в средата на 1980 г. за минимизиране на времето за изпълнение чрез намаляване на набора от инструкции на компютъра. Всяка команда се нуждае само от един тактов цикъл, за да изпълни зададените инструкции. Това изисква RAM да съхранява повече инструкции и компилаторът да преобразува по-ефективно езиковите команди от високо ниво в двоичен код. Няколко примера са MIPS, PowerPC, процесори Arm и др.
Какви са предимствата на микропроцесорите?
Ето списък на всички предимства на микропроцесора:
- Рентабилен
- Вграден изкуствен интелект (AI) и графичен потребителски интерфейс (GUI)
- Преносим и високоскоростен
- Компактен размер
- Универсален и надежден
- Ниска консумация на енергия и генериране на топлина
Какви са недостатъците на микропроцесорите?
Следните са недостатъците на микропроцесора:
- Изискване на двоичен език
- Не поддържа операции с плаваща запетая
- Размер на данните
- Невъзможност за функциониране без външни поддържащи устройства
- Поврежда се при неправилно захранване
- Бавни едноядрени процесори
Какви са плюсовете и минусите на микропроцесорите?
Споменатите по-долу са няколко предимства и недостатъци на микропроцесора:
Професионалисти:
- Бързо премества данни на различни места
- Използва се за общо предназначение
- Способен да изпълнява няколко задачи наведнъж
Минуси:
- скъпо
- Огромни по размер
- Няма RAM, ROM или I/O, свързани към него
Продължете да четете тази статия до края, за да научите сравнението или разликата между IC и микропроцесор и между IC и микропроцесор.
Какво е микроконтролер и как работи?
Като част от изучаването на разликата между микропроцесор и микроконтролер, уведомете ни за микроконтролерите. Микроконтролерът е интегрирано електронно хронично изчислително устройство, предназначено да изпълнява специфична функция във вградена система. Нарича се още микроконтролер или MCU. Микроконтролерът включва три основни компонента на един чип: микропроцесор, памет и входни и изходни периферни устройства. Те работят с помощта на поддържащи устройства като таймери, аналогово-цифрови преобразуватели, сериен вход и изход и общи линии, наречени системна шина.
Принцип на работа:
Един чип на микроконтролера, вграден в системата, осигурява изпълнението на определена функция в устройството. Този процес включва получаване и изпълнение на данни от входни и изходни периферни устройства с помощта на микропроцесора. Микроконтролерът получава временната информация в своята памет за данни, където процесорът получава достъп до информацията и използва дадените инструкции от програмната памет, за да извърши операцията. След това използва изходни периферни устройства, за да изпълни необходимото действие.
Снимка от Вишну Моханан в Unsplash
Какви са основните компоненти на микроконтролерната система?
Основните компоненти на микроконтролера са:
-
Микропроцесор: Това е единичен чип, който се нарича мозъкът на устройството. Той извършва аритметични и логически операции като събиране/изваждане, прехвърляне на данни, I/O операции и много други. Той също така позволява операции, които помагат за предаване на инструкции на други компоненти в по-голяма интегрирана система.
-
Памет: Това е частта, използвана като място за съхранение на данните, които процесорът използва за изпълнение на дадените инструкции.
-
I/O периферни устройства: Входните портове са средство за получаване на данни и изпращането им до процесора под формата на машинен език. Процесорът извършва необходимите операции и инструктира външното за микроконтролера изходно устройство за изпълнение на задачата.
Колко вида микроконтролери има?
Микроконтролерите се класифицират в различни типове според:
1. Ширина
Ширината на шината се отнася до паралелните линии, които свързват вътрешните компоненти на микроконтролера. Основната му функция е да прехвърля данни между процесора, паметта и I/O периферните устройства. Има три типа шини: шина за данни, шина за адреси и шина за управление. Освен това, той се класифицира в три типа 8-битови, 16-битови и 32-битови микроконтролери.
-
8-битов микроконтролер: 8-битовият микроконтролер се състои от широчина на шината, която е 8-битова. Това означава, че може да извършва само операции, които работят на 8 бита в един цикъл. Следователно, когато се изпълнява 16-битова операция, отнема двойно повече време за изпълнение на резултати, които са просто прости математически изчисления. Примери за 8-битов микроконтролер са INTEL 8031/8051.
-
16-битов микроконтролер: 16-битовият микроконтролер се състои от широчина на шината, която е 16-битова. Твърди се, че е по-ефективен и по-бърз от 8-битовия микроконтролер, тъй като може да прехвърля и обработва 16-битови данни в един цикъл. Той осигурява най-прецизните операции за приложения, които изискват функции на таймера. Например INTEL 8051XA, PIC2X, INTEL 8096 и др.
-
32-битов микроконтролер: 32-битовият микроконтролер се състои от широчина на шината, която е 32-битова. Неговите способности за изпълнение са по-добри от всеки друг микроконтролер. Въпреки че консумацията на енергия и цената му са по-високи, точната му оперативна способност го прави полезен. Той поддържа множество периферни устройства като USB, Ethernet, мрежова шина за контролна зона и т.н. Пример за 32-битов микроконтролер е семейството INTEL/ATMEL 251.
Ще се запознаете със сравнението между микропроцесор и микроконтролер по-нататък в тази статия.
2. Памет
Въз основа на паметта микроконтролерът се категоризира на два типа:
-
Микроконтролер с вградена памет: Микроконтролерът с вградена памет се състои от всички компоненти, вградени заедно в един чип. Тези компоненти включват памет за данни и програми, прекъсвания, таймери, броячи и т.н. Въпреки че блоковете памет в микроконтролерите не могат да се разширяват, ROM може да се използва за разширяване на нейното пространство.
-
Микроконтролер с външна памет: Микроконтролерът с външна памет няма вграден блок памет. Изисква поддръжка на външна памет, за да работи. Например INTEL 8031 няма свързан към него чип памет.
3. Архитектура на набора от инструкции
Според архитектурата на набора от инструкции, микроконтролерът се класифицира в два типа:
-
Компютър с комплексен набор от инструкции (CISC): Компютър с комплексен набор от инструкции (CISC) е микроконтролер, предназначен само да следва една сложна инструкция. Той изпълнява различни действия само с една команда. Това е компактна програма, която използва големи инструкции и много адресни режими. Отнема много време за изпълнение на дадените инструкции.
-
Компютър с намален набор от инструкции (RISC): Компютър с намален набор от инструкции (RISC) е микроконтролер, разработен в отговор на CISC. Позволява обработката на по-прости инструкции. Той изпълнява една дадена инструкция наведнъж.
Продължете да четете, за да разберете сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер.
4. Архитектура на микроконтролера
Въз основа на архитектурата на микроконтролера, микроконтролерът се класифицира в два типа:
-
Микроконтролер с архитектура на Харвард: Микроконтролерът с архитектура на Харвард има два различни интерфейса на паметта: единият за данни/променливи, а другият за програми/инструкции. Паралелността на интерфейса с инструкции е неговата продаваща характеристика. Той е скъп заради сложния си дизайн.
-
Микроконтролер с архитектура Von Neumann/Princeton: Микроконтролерът с архитектура Von Neumann/Princeton използва един интерфейс за съхранение както на данни, така и на инструкции. Въпреки че отнема време за изпълнение на инструкциите, това е рентабилно и удобно.
Какви са предимствата и недостатъците на микроконтролерите?
По-долу е даден списък на всички предимства на микропроцесора:
- Действа като микрокомпютър без никакви цифрови части
- Лесен за използване и поддръжка
- Икономичен и компактен
- Изпълнява дадените инструкции по-бързо
- Таймер за цикъл на инструкции
- Поддържа добавянето на RAM, ROM и I/O периферни устройства
Списъкът с всички недостатъци на микропроцесора е посочен по-долу:
- Комплексна архитектура
- Невъзможност за работа с устройства с висока мощност поради ниска скорост
- Изпълнява ограничен брой функции наведнъж
- Използва се в микро оборудване, което е трудно за използване
- Не всички микроконтролери имат I/O периферни устройства
- Съставен от допълнителен полупроводник от метален оксид, той е предразположен към повреда от статичен заряд
Какви са плюсовете и минусите на микроконтролерите?
Някои от плюсовете и минусите на микроконтролерите са споменати по-долу:
Професионалисти:
- Работи на устройства със съхранена мощност
- По-малко консумация на енергия
- Среща се в редовно използвани устройства
Минуси:
- Изисква човек да бъде обучен, тъй като е предназначен за конкретна цел
- Те нямат достъп до програмната памет
Сега нека продължим, за да научим сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер и между IC и микропроцесор.
Каква е разликата между микропроцесор и микроконтролер?
След като разберем микропроцесора и микроконтролера и техните свойства, нека да разгледаме сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер.
Микропроцесор
Микроконтролер
Основната част на компютърната система
Част от вградена система
Състои се само от паметта. Следователно са необходими допълнителна памет и I/O портове
Състои се от процесор в допълнение към вътрешната памет и I/O компоненти
Веригата е голяма поради добавянето на външни компоненти
Веригата е по-малка поради наличните вътрешно компоненти
Не може да се използва в компактни системи поради неговата неефективност
Може да се използва в компактни системи, тъй като е ефективен
Цената на цялата система е висока
Цената на цялата система е ниска
Неговата консумация на енергия е висока, така че не може да работи на устройства със запаметено захранване
Има ниска консумация на енергия. Следователно, той работи на акумулирани батерии
Няма режим за пестене на енергия
Те имат режими за намаляване на консумацията на енергия, наречени неактивен или енергоспестяващ режим
Използва се само на персонални компютри
Използва се широко в перални машини, mp3 плейъри, калкулатори, автомобили
Базиран е на архитектурата на Фон Нойман
Базиран е на Харвардската архитектура
Работи бавно, тъй като всяка операция изисква комуникация с външни компоненти
Работи по-бързо, тъй като комуникацията е бърза поради наличните вътрешни компоненти
Тя е сложна, с голям брой инструкции
Лесно е с малко инструкции
Използва се за приложения с общо предназначение
Използва се за системи със специфично приложение
Той няма RAM, ROM и други I/O периферни устройства
Той има процесор, RAM, ROM и други периферни устройства, вградени в чип
Системите работят с много висока скорост
Системите работят до 200MHz или повече в зависимост от веригата
Той има по-малък брой регистри, така че операциите са базирани на паметта
Има повече регистри, което го прави удобен за писане на програми
Примери: INTEL 8085 И 8086
Примери: Altera, INTEL, NEC, Panasonic и др
Чрез това сравнение между микропроцесор и микроконтролер става ясно, че микропроцесорът е част от микроконтролера с допълнителна памет, I/O порт и други периферни устройства като таймери, броячи, аналогово-цифрови преобразуватели и други. Както четем, микропроцесорът се нарича още централен процесор (CPU). Разбира се, това е много повече от процесора. Докато продължавате да четете, ще срещнете разликата между IC и микропроцесор, спомената подробно.
Какво е централен процесор (CPU)?
Централният процесор (CPU) се счита за мозъка на компютъра. Състои се от милиони транзистори. Микропроцесорът е веригата, която обгражда процесора. Нека разберем какво е CPU.
Централният процесор (CPU) е най-важната част от компютърната система. По същество това е частта от компютъра, която извършва I/O, обработка и съхранение на данни. Той изпълнява инструкциите, като изпълнява аритметични, логически и входно/изходни операции на системата. Процесорът често се бърка като хардуер, но процесорът е вграден в един чип, наречен микропроцесор. Процесорът изпълнява своите операции в четири стъпки:
- Извличане
- Декодирай
- Изпълни
- Пиша в отговор на писмо
Компонентите на процесора включват аритметика и логика (ALU) и контролно устройство (CU). ALU извършва аритметични и логически операции, докато CU извлича команди от паметта, декодира я и ги изпълнява.
Снимка от Christian Wiediger в Unsplash
Как микропроцесорът е различен от процесора?
След като научите разликата между микропроцесор и микроконтролер, уведомете ни за разликата между микропроцесора и процесора. Микропроцесорът интегрира всички функции на CPU на един чип. Този чип се нарича интегрална схема (IC). В допълнение към това, той също така се състои от I/O и схеми за достъп до паметта. Този чип получава информация, обработва я според указанията и изпълнява изхода на двоичен език.
Микропроцесор
процесор
Това е само централен процесор
Има памет и I/O интегрирани заедно
Използва се в персонални компютри
Използва се във вградени системи
Не се състои от RAM, ROM, I/O и други периферни устройства
Има RAM, ROM и други периферни устройства, интегрирани в чип
Външен носител се използва за свързване на RAM, ROM и I/O периферни устройства
Процесорът използва вградена управляваща шина
Има сложна архитектура, която обработва голямо количество инструкции
Има прост дизайн и изисква обработка на няколко инструкции
Въпреки че се разбира, че CPU е микропроцесор, не всички микропроцесори са CPU. Микропроцесорът е повече от CPU, тъй като съдържа други процесори като графичен процесор (GPU), мрежов процесор (NPU) и аудио процесор (APU). Звуковите карти и мрежовите карти също са вградени в микропроцесорите. Преди да разберем разликата между IC и микропроцесор, нека видим какво точно е IC.
Какво представлява интегралната схема (IC)?
Интегралната схема (IC) е мини електронна схема, произведена върху полупроводников чип. Една от първите интегрални схеми е създадена през 70-те години. Съставните компоненти на интегралната схема са транзистори, кондензатори, резистори и диоди. Освен това той работи като усилвател, микропроцесор, микроконтролер, осцилатор, таймер, брояч, логическа врата и компютърна памет.
Ето някои характеристики на IC:
-
Конструкция и опаковка: Изработен е от силиций и е малък и крехък. Неговите съставни части са свързани в златни и алуминиеви жици и допълнително излети в плоска кутия от пластмаса и керамика.
-
Размер на IC: Предлага се в размери между 1 квадратен мм и 200 квадратни мм.
-
IC интеграция: Интегралните схеми получават имената си, тъй като се вграждат в различни устройства на един и същи чип. Микроконтролерът е интегрална схема, която включва памет, микропроцесор, I/O портове и други периферни устройства в едно и също устройство.
Ще намерите заглавието по-нататък в тази статия, обясняващо разликата между IC и микропроцесор.
Как микропроцесорът е различен от IC?
След като научите сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер, е необходимо да знаете разликата между IC и микропроцесор. Микропроцесорите са един вид ИС. Твърди се, че е сложен. Микропроцесорът изпълнява функциите на централен процесор на един чип. Той е предназначен за компютърно приложение, докато интегралните схеми са устройства с общо предназначение, които могат да се използват за различни приложения.
Микропроцесорите се състоят от всички компоненти, намиращи се в една интегрална схема, включително памет, CPU, I/O портове и неговата енергонезависима памет RAM и ROM. Само те могат да изпълняват софтуер на компютър без изискване за поддържащо устройство. Една интегрална схема не може да функционира независимо, тъй като има инструкции, съхранени в себе си. И така, това е разликата между IC и микропроцесор.
***
Надяваме се, че нашата статия ви е насочила достатъчно в познаването на сравнението или разликата между микропроцесор и микроконтролер и разликата между IC и микропроцесор. Можете да ни уведомите за всякакви запитвания или предложения относно всяка друга тема, по която искате да направим статия. Пуснете ги в раздела за коментари по-долу, за да знаем.