CPU,MPU,MCU,SOC,SOPC联系与差别

CPU、MCU、MPU及DSP的区别

CPU（Central Processing Unit，中央处理器）发展出来三个分枝，一个是DSP（Digital Signal Processing/Processor，数字信号处理），另外两个是MCU（Micro Control Unit，微控制器单元）和MPU（Micro Processor Unit，微处理器单元）。

MCU集成了片上外围器件；MPU不带外围器件（例如存储器阵列），是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU；DSP运算能力强，擅长很多的重复数据运算，而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算，侧重于控制，速度并不如DSP。

MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反应在指令集和寻址模式中。DSP与MCU的结合是DSC，它终将取代这两种芯片。

在20世纪最值得人们称道的成就中，就有集成电路和电子计算机的发展。20世纪70年代出现的微型计算机，在科学技术界引起了影响深远的变革。在70年代中期，微型计算机家族中又分裂出一个小小的派系–单片机。随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。MCS48系列，特别是MCS51系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器（MCU）的地位，引起了微型计算机领域新的变革。在当今世界上，微处理器（MPU）和微控制器（MCU）形成了各具特色的两个分支。它们互相区别，但又互相融合、互相促进。与微处理器（MPU）以运算性能和速度为特征的飞速发展不同，微控制器（MCU）则是以其控制功能的不断完善为发展标志的。

CPU、MPU、MCU及DSP介绍

DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表示“数字信号处理器”，有时也缩写为DSPs，以示与理论的区别。

MPU 是Micro Processor Unit的缩写,指“微处理器”。早期甚至多达7、8颗，但目前大多合并成2颗，一般称作北桥（North Bridge，是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥）芯片和南桥(South Bridge，南桥芯片负责I/O总线之间的通信)芯片，在计算机中起到转接桥的作用，转接数据.

CPU是英语“Central Processing Unit”的缩写，指“中央处理单元”，是计算机的大脑，起到运算数据的作用，而CPU的指令调用、数据传输、各个设备的工作状态都需要CPU通过MPU转接控制才能完成. 
　　 
MCU的分类

微控制器在经过这几年不断地研究,发展,历经4位,8位,到现在的16位及32位,甚至64位。产品的成熟度,以及投入厂商之多,应用范围之广,真可谓之空前。目前在国外大厂因开发较早,产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。但不可讳言的,本土厂商的价格战是对外商造成威胁的关键因素。 
　　 
由于制程的改进，8位MCU与4位MCU价差相去无几，8位已渐成为市场主流；目前4位MCU大部份应用在计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、LCD驱动控制器、LCD游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器及傻瓜相机等；8位MCU大部份应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等；16位MCU大部份应用在行动电话、数字相机及摄录放影机等；32位MCU大部份应用在Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机；64位MCU大部份应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高级终端机等。

 

1.CPU（Central Processing Unit）,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。
	
2.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。最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。
	
3.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MPU如x86，arm这些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。
	
4.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（arm）那样强大的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）。
	
5.SOPC（System On a Programmable Chip）可编程片上系统，上面4点的硬件配置是固化的，就是说51单片机就是51单片机，不能变为avr，而avr就是avr不是51单片机，他们的硬件是一次性掩膜
成型的，能改的就是软件配置，说白点就是改代码，本来是跑流水灯的，改下代码，变成数码管，而SOPC则是硬件配置，软件配置都可以修改，软件配置跟上面一样，没什么好说的，至于硬件，是可以自己
构建的也就是说这个芯片是自己构造出来的，这颗芯片我们叫“白片”，什么芯片都不是，把硬件配置信息下载进去了，他就是相应的芯片了，可以让他变成51，也可以是avr，甚至arm，同时SOPC是在SOC
基础上来的，所以他也是系统级的芯片，所以记得当把他变成arm时还得加外围ROM，RAM之类的，不然就是MPU了。

顺便再讲一下这个SOPC吧，首先上面讲的“白片”一般指的是FPGA或CPLD这类芯片，由于它是可配置的，所以一旦断电，他的硬件配置就没了，当然，软件配置也没了，什么都没了，比如把他硬件配置成51
单片机，软件配置为跑流水灯，结果一断电，这个芯片就什么都不是了，恢复原样“白片”。
一般有两种用法，一是用它来验证芯片，因为他是可以多次下载配置验证的，成功后再把这硬件配置下载到一次性的芯片上，如果采用基于hardcopy的SOC则成功率100%，不然每次下载硬件配置验证用SO
C等到你调试出正确的硬件配置，那得烧多少芯片啊，毕竟这些是一次性的，不成功只能成仁--扔掉！跟调试软件配置一样，一般软件调试很多次才能成功的，所以他是验证技术，行了再将配置配在其他的芯片，第二种方法是，芯片就用这“白片”，然后把配置信息放到flash里，上电后先将这硬件配置信息烧入这“白片”，使其变成自己想要的芯片，然后再调入软件配置。其中硬件配置可以用quartus软件编写，软件配置可以用NIOS软件，这都是altera公司的产品，可以去查看。