处理器分类(CPU MCU DSP ARM FPGA)
本文主要从CPU MCU DSP ARM FPGA等对处理器进行分类讲解。
处理器英文缩写list:
FPGA 是现场可编程门阵列:Field-Programmable Gate Array
SOC 是片上系统集成:system on chipset
DSP 是数字处理器:Digital Signal Processing
MCU 是微处理器:micro control unite
CPU 中央处理器:Central Processing Unit
GPU 图形处理器:Graphics Processing Unit
NPU 嵌入式神经网络处理器
MPU 微处理器和内存保护单元
处理器主要有:CPU、MPU、MCU、SOC等。
一、CPU(Central Processing Unit)中央处理器
1.CPU概念讲解
是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,并执行指令。所谓
的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
CPU按照处理信息的字长,可以分为:8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器、64位微处理器等等。
2.CPU性能指标
1)主频
即CPU内部核心工作的时钟频率,单位是兆赫兹(MHz)。对于同类CPU,主频越高,CPU
的速度就越快,正基的性能就越高。
外频:即CPU的外部时钟频率。外频是由电脑主板提供的,CPU的主频与外频关系是:
CPU主频=外频x倍频数
2)内部缓存
采用速度极快的SRAM制作,用于暂时存储CPU运算时的最近的部分指令和数据,存取
速度与CPU主频相同,内部缓存的容量一般是以KB为单位。
3)地址总线宽度
地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间,简单地说就是CPU能够使用多大容
量的内存。
4)多媒体扩展指令集(MMX)技术
MMX是Intel公司为增强Pentium CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。
这一技术为CPU增加了全新的57条MMX指令,这些加了MMX指令的CPU比普通
CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。即使不使用
MMX指令程序,也能获得15%左右的性能提升。
5)处理器架构分析:
Intel X86和X64:
x86-32:32位的X86处理器,平常会简写成x86
x86-64:64位的X86处理器。平常会简写成x64
AMD的64位处理器一般简称AMD64
ARM处理器:
3.CPU品牌主要有Intel和AMD。
Intel的CPU分类:
1)Pentium(奔腾),性能最低
2)Celeron(赛扬)
3)Core(酷睿),性能最高
AMD的CPU分类:
1)Semporn(闪龙)
2)Athlon(速龙),性能最高
二、MPU (Micro Processor Unit),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。
三、MCU(Micro Control Unit),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,比如51,AVR、Cortex-M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就不能直接放代码了,它只不过是增强版的CPU,所以得添加RAM,ROM。
四、SOC(System on Chip),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)。
五、处理器分类总结:
CPU是中央处理器(cental processor unit),但只是众多处理器的一种,其他的还有GPU(graphics processing unit)、VPU(cideo processing unit)、DSP(digital singal processor)、FPGA(filed programmable array)等等,各自用于不同的场合。
MCU与MPU都是CPU的分支,CPU是一个统称,简单理解就是MPU是代指功能强大的CPU,
x86架构和arm架构区别MCU就是带有外设的CPU(不需要处理能力非常强大)。
MPU=CPU(就是一个微处理器),主要用于计算机与微机。
MCU=MPU+Peripherals+Memory
Peripherals=Ports+Clock+Timers+Usart+ADC/DAC+LCD Drivers+other Stuffs
Memory=Flash+SARM+EPROM+EEPROM
总的来说,MPU就是功能强大的CPU,主要用于微机方面,而MCU定位在工业控制,并不需要强大的处理能力,就减少了内部CPU的主频,再结合各种外设,能够很好的适应工业的各种需求。
六、FPGA(Field -Programmable Gate Array) 即现场可编程门阵列
它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专门集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,有克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA芯片主要由三部分组成,分别是IOE(输入输出单元)、LAB(逻辑阵列块)和interconnect(内部连接线)。
CPU为冯诺依曼结构,串行地执行一系列指令;而FPGA可以实现并行操作,就象在一个芯片中嵌入多个CPU,其性能会是单个CPU的十倍、百倍。一般来说,CPU可以实现的功能,都可以用硬件设计
的方法由FPGA来实现。当然,极其复杂的算法用硬件实现会比较困难,资源消耗也很大,如果没有高性能要求,那用硬件实现就有点得不偿失了。对于一个复杂系统而言,进行合理的软、硬件划分,由CPU(或DSP)和硬件电路(如FPGA)合作完成系统功能是非常必要的,也是高效
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论