微处理器和微控制器的区别

推出了一款名为“微处理器”的技术，改变了我们在过去二十年中观看，分析和控制我们周围世界的方式。第一个商用微处理器是由英特尔开发的4位4004，并于1971年提供。

从那时起，它的发展和用法取得了现象。微处理器被认为是计算机架构和集成电路（IC）制造领域的组合开发的产物。它使个人计算的概念非常可行。

微控制器通常被认为是微处理器发展过程中的副产品。负责微处理器发展的制造工艺和编程技术也带动了微控制器的发展。

直到十年前，微控制器在技术界和一般公众中都不太受欢迎，即使大多数消费电子产品如电视，电子游戏，录像带录像机，电话，电梯等都包括它们。

在讨论微处理器和微控制器或者制表微控制器和微控制器的区别之前，让我们先来看看微处理器和微控制器的简要介绍。

微处理器

微处理器，在其早期通常被称为“芯片上的计算机”，是在单个集成电路(IC)上制造的通用中央处理单元(CPU)，是一个完整的数字计算机(后来的微控制器被认为是完整计算机的更精确形式)。它是一个很小但非常强大的电子大脑，以极快的速度运行，经常被用来执行计算机程序的指令，以执行算术和逻辑操作，存储数据，系统控制，输入/输出操作等，根据指令。微处理器定义的关键术语是“通用”。

这意味着，在微处理器的帮助下，可以根据应用程序构建一个简单的系统或大型和复杂的机器，根据应用程序提供一些额外的组件。微处理器的主要任务是接受从输入设备输入的数据，然后根据指令处理此数据，并根据输出设备提供这些指令的结果。微处理器是顺序逻辑设备的示例，因为它内部内存并使用它来存储指令。

第一批商业微处理器于1971年11月释放为4004（四千四）。它是4位微处理器。

微处理器中有五种重要组成部分。它们是算术和逻辑单元（ALU），控制单元，寄存器，指令解码器和数据总线，但前三个被认为是有效的组件。下面显示了具有这些基本组件的微处理器的框图。

微处理器的内部结构如下所示。

早期的微处理器使用冯·诺伊曼架构，数据和指令(程序)存储在同一个内存中。尽管这个体系结构很简单，但是也有很多缺点。一个主要的缺点是指令和数据不能同时访问，因为它们共享一个数据总线。这通常会降低设备的整体性能。后来，引入了哈佛架构，它利用独立的程序和数据存储器与独立的总线，使数据和指令可以同时访问。后来改进的哈佛架构被开发出来，程序内存被当作数据内存来访问。

有三个基本特性用来区分微处理器。它们是指令集、带宽和时钟速度。指令集与微处理器的编程有关，它主要由微处理器可以执行的指令组成。带宽表示一条指令中处理的最大位数。时钟速度显示没有。处理器每秒可以执行的指令数。通常时钟速度是在MHz(百万赫兹)或GHz(千兆赫)。通常将带宽和时钟速度的特性放在一起考虑。这两个特性的值越高，处理器就越强大。

指令集或指令集架构（ISA）也在处理器的设计和运行中起重要作用。微处理器被分类为CISC（复杂指令集计算机）或RISC（减少指令集计算机）。

CISC架构由完整的指令组成，这些指令复杂，更大，具有更多的计算能力等。单个CISC指令可用于执行多个低级操作，多步操作和多个寻址模式。这些指令的执行时间很长。英特尔的X86是CISC架构的一个例子。
RISC架构是通过意识到的，而不是使用全套指令，只有常用的指令就足够了。在此架构中，指令小而高度优化。使用RISC处理器的执行时间较少，并且开发成本较少。ARM设备基于ARM架构，该ARM架构是RISC的子集。

微控制器

微控制器开发的主要原因是克服微处理器的唯一缺点。尽管微处理器是强大的设备，但它们需要外部芯片，如RAM，ROM，输入/输出端口和其他组件，以便设计完整的工作系统。这使得在系统成本非常高的情况下，经济地难以大规模开发计算机化的消费设备。微控制器是实际适用于配置文件“计算机 - 芯片”的设备，因为它包括主要处理单元或处理器以及使其成为完整计算机所必需的其他组件。典型的微控制器IC上存在的组件是CPU，内存，输入/输出端口和定时器。第一个微控制器于1971年由德州仪器开发，称为TMS 1000.它是在1974年的商业用途。微控制器的框图如下所示。

微控制器基本上用于嵌入式系统。随着微控制器的发展，设备的计算机化或数字控制是合理的。微控制器的开发过程类似于微处理器的开发过程。

微控制器可以根据总线宽度，内存结构和指令集进行分类。总线宽度表示数据总线的大小。微控制器可根据总线宽度分类为8位，16位或32位。较高的总线宽度通常会导致更好的性能。微控制器可根据其内存结构分为两种类型：嵌入式内存和外部存储器。在嵌入式内存微控制器的情况下，所需的数据和程序存储器嵌入到IC中。虽然外部内存微控制器没有嵌入在它们上的程序存储器，并且需要外部芯片。现在一天，所有微控制器都是嵌入式内存微控制器。基于指令集的分类类似于微处理器的分类。他们可以是cisc或risc。 Majority of microcontrollers follow CISC architecture with over 80 instructions. Microcontrollers can also be divided based on their computer architecture into von Neumann and Harvard.

下表概括了微处理器和微控制器之间的一些区别。

微处理器	微控制器
微处理器将中央处理器(CPU)的功能同化为单个集成电路(IC)。	微控制器可以被认为是具有处理器和一些其他组件的小型计算机，以使其成为计算机。
微处理器主要用于设计从小型到大型的通用系统，以及像超级计算机这样的复杂系统。	微控制器用于自动控制设备。
微处理器是个人电脑的基本部件。	微控制器通常用于嵌入式系统
微处理器的计算能力非常高。因此可以执行复杂的任务。	与微处理器相比，计算能力更小。通常用于较简单的任务。
一个基于微处理器的系统可以执行许多任务。	基于微控制器的系统可以执行单个或很少的任务。
微处理器集成了数学协处理器。涉及浮点数的复杂数学计算可以很容易地执行。	微控制器没有数学协处理器。他们使用软件进行浮点运算，从而降低了设备的速度。
微处理器的主要任务是重复执行指令周期。这包括获取、解码和执行。	微控制器除了执行读取、解码和执行等任务外，还根据指令周期的输出来控制其环境。
为了建立或设计一个系统(计算机)，微处理器必须从外部连接到一些其他部件，如内存(RAM和ROM)和输入/输出端口。	微控制器的IC具有集成的内存（ram和ROM）以及I / O设备和定时器等其他组件。
使用微处理器构建的系统的总成本高。这是因为外部组件的要求。	使用微控制器构建的系统的成本较少，因为所有组件都很容易获得。
由于外部设备，通常功耗和耗散高。因此，它需要外部冷却系统。	功耗更低。
时钟频率通常高于Giga Hertz的顺序。	时钟频率通常较少，通常为Mega Hertz的顺序。
指令吞吐量优先于中断延迟。	相反，微控制器被设计为优化中断延迟。
有几位操作指令	位操作是微控制器中的强大且广泛使用的功能。它们具有许多位操纵指令。
通常，微处理器不在实时系统中使用，因为它们严重依赖于其他几个组件。	微控制器用于处理实时任务，因为他们是单编程，自给自足和面向任务的设备。

抛开微处理器和微控制器之间的差异，很明显微处理器无法替换微控制器，反之亦然。两条技术都有它们在应用中的独特用途方式。