CPU與ARM、DSP、微控制器是什麼關係?

CPU:中央處理器

CPU與ARM、DSP、微控制器是什麼關係?

CPU 包括運算邏輯部件、暫存器部件和控制部件等,其本質就是一個積體電路,實現的功能就是從一個地方讀出一個指令,從另一個地方讀出資料,然後根據指令的不同對資料做不同的處理,然後把結果存回某個地方,而不同架構的CPU會有不同的指令、不同的存取方式、不同的速度、不同的效率等差異。

從實現運算的角度,微控制器、ARM、DSP都可以稱之為CPU

1、微控制器:微控制器MCU

目前,微控制器已廣泛稱作微控制器(MCU),微控制器是一塊類似PC的晶片,只是沒PC強大,但它可以嵌入到其它裝置中從而對其進行操控。

微控制器的多機應用系統可分為功能集散系統、並行多機處理及區域性網路系統。

2、ARM:高效能RISC

ARM核心是一個嵌入式系統。RISC架構的指令,暫存器和流水線特徵使它非常適合於平行計算。

3、DSP:通用數字訊號處理器

DSP是一種獨特的微處理器,是以數字訊號來處理大量資訊的器件。它不僅具有可程式設計性,而且其實時執行速度可達每秒數以千萬條複雜指令程式,遠遠超過通用微處理器,是數字化電子世界中日益重要的電腦晶片。

這三個都是CPU,只不過是針對不同的應用,CPU最主要的是解決運算問題,計算機的CPU能夠訪問儲存器的資料和指令進行運算,因此從實現運算這一點的角度上看,無論是微控制器、ARM、DSP都可以稱之為CPU。

同時作為CPU的微控制器、ARM、DSP,三者的區別

雖然微控制器、ARM、DSP都被稱作CPU,但是它們之間還是有明顯區別的。

1、微控制器是一種有完整計算機體系的晶片,適用於簡單的測控系統,功能相對簡單。

微控制器的工作ARM和DSP都能作,微控制器對於數字計算方面的指令少得多,DSP為了進行快速的數字計算,提高常用的訊號處理演算法的效率,加入了很多指令,比如單週期乘加指令、逆序加減指令,塊重複指令等等,甚至將很多常用的由幾個操作組成的一個序列專門設計一個指令可以一週期完成,極大的提高了訊號處理的速度。

由於數字處理的讀數、回寫量非常大,為了提高速度,採用指令、資料空間分開的方式,以兩條匯流排來分別訪問兩個空間,同時,一般在DSP內部有高速RAM,資料和程式要先載入到高速片內ram中才能執行。

2、ARM是微處理器,具有強大的事務處理功能,可以配合嵌入式作業系統使用。

ARM最大的優勢在於速度快、低功耗、晶片整合度高,多數ARM晶片都可以算作SOC,基本上外圍加上電源和驅動介面就可以做成一個小系統了,基於ARM核心處理器的嵌入式系統以其自身資源豐富、功耗低、價格低廉、支援廠商眾多的緣故,越來越多地應用在各種需要複雜控制和通訊功能的嵌入式系統中。

目前,採用ARM核的微處理器,即我們通常所說的ARM微處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通訊系統、網路系統、無線系統等各類產品市場,基於ARM技術的微處理器應用約佔據了32位RISC微處理器75%以上的市場份額,ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。

3、DSP適用於數字訊號處理,例如FFT、數字濾波演算法、加密演算法和複雜控制演算法等。

DSP實時執行速度可達每秒數以千萬條複雜指令程式。DSP器件比16位微控制器單指令執行時間快8~10倍,完成一次乘加運算快16~30倍,其採用的設計是資料匯流排和地址匯流排分開,使程式和資料分別儲存在兩個分開的空間,允許取指令和執行指令完全重疊,其工作原理是接收模擬訊號,轉換為0或1的數字訊號,再對數字訊號進行修改、刪除、強化,並在其他系統晶片中把數字資料解譯回模擬資料或實際環境格式,它的強大資料處理能力和高執行速度,是最值得稱道的兩大特色。

DSP晶片,由於它運算能力很強,速度很快,體積很小,而且採用軟體程式設計具有高度的靈活性,因此為從事各種複雜的應用提供了一條有效途徑。其主要應用是實時快速地實現各種數字訊號處理演算法。

CPU與ARM、DSP、微控制器是什麼關係?