曾有一段時間,，微處理器（MPU）與微控制器（MCU）是截然不同的兩種設(shè)備，微控制器完成”控制“相關(guān)的任務(wù),，根據(jù)外界信號刺激產(chǎn)生反應(yīng),，微處理器主要執(zhí)行處理功能，對數(shù)據(jù)處理和計算能力的要求較高,。但如今由于內(nèi)存架構(gòu)的變化,，兩者之間的界限正在變得模糊。

　　事實上,，可以通過多種方式區(qū)分微處理器和微控制器,，只是業(yè)界尚未對他們的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識。不過已經(jīng)有一些人得出結(jié)論,，目前兩者之間的準(zhǔn)確區(qū)分都已經(jīng)不再重要了,。

　　”近年來，MCU和MPU之間的區(qū)別變得越來越模糊,?！拔鏖T子業(yè)務(wù)部門的嵌入式軟件技術(shù)專家Colin Walls說，”最初,，MCU在一個芯片上集成了CPU,、內(nèi)存和外圍設(shè)備，如今大多數(shù)MCU依然如此,，但因為MCU具有足夠強大的功能來支持更復(fù)雜的應(yīng)用程序,，附加外部存儲器的MCU也變得常見?！?/p>

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　　計算芯片的兩個市場

　　曾經(jīng)有一段時間,，計算芯片分為兩個截然不同的市場，大部分芯片設(shè)備主要針對主流計算,，性能是最主要的考慮因素,，這些單片微型計算機被稱之為”微處理器“,，為個人計算機和更大的系統(tǒng)提供動力。

　　如今我們可以在各種類型的筆記本電腦,、臺式機和服務(wù)器中看到它們,，值得注意的是，它們是通用引擎,，旨在運行事先未知的任何數(shù)量的程序,，主內(nèi)存是DRAM，非易失性存儲是硬盤驅(qū)動器或固態(tài)硬盤,。

　　在不那么主流的嵌入式計算世界里,，需要適度計算能力和專門用途，設(shè)計好的程序可能在固件中運行,，以便讓整個系統(tǒng)（包括程序和所有系統(tǒng)）在出貨之前得以驗證,，內(nèi)存需求將受到更多限制，可以將用于存儲代碼的SRAM和非易失性內(nèi)存與CPU集成到同一塊芯片上,，關(guān)鍵一點,，實時響應(yīng)通常很重要。

　　嵌入式計算機也傾向于在有特殊I/O需求的環(huán)境中使用,，一些可能是在驅(qū)動電動機,，另一些可能是在處理聲音或讀取傳感器。將專用外圍設(shè)備接口硬件集成到同CPU和內(nèi)存相同的芯片上十分有效,，這會產(chǎn)生具有不同特性的各種芯片,。

　　總的來說，CPU與SRAM,、非易失性存儲器和專用外設(shè)集成在一起的被稱之為”微控制器“,。

　　微處理器發(fā)展至今已經(jīng)多達(dá)64位，而微控制器依然是8位居多,，但在這中間發(fā)生了一些變化,，使得兩者之間的區(qū)別更加模糊。

　　集成式閃存是MCU的重要特征,，不過這類閃存尚未在擁有最先進節(jié)點的微控制器上使用,，因此許多以微控制器形式銷售的設(shè)備都使用外部閃存而不是嵌入式閃存，此外還使用外部DRAM,。

　　實際上,，一個稱之為”shadowing“的過程可以從外部閃存中獲取代碼，并將其復(fù)制到DRAM中,，然后從中執(zhí)行代碼，而且為了提高性能,，緩存也可以包括在內(nèi),。這使得CPU/內(nèi)存子系統(tǒng)與MPU幾乎沒有區(qū)別,。

　　那么現(xiàn)在的MCU就是MPU嗎？不再有區(qū)別了嗎,？

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　　當(dāng)下可區(qū)分MCU與MPU的因素

　　如今的MCU和MPU十分相似,，但依然在很多方面有一些細(xì)微的區(qū)別，這包括CPU功能,、位數(shù),、操作系統(tǒng)、時序要求,、核心數(shù)量等方面,。

　　在CPU功能方面，如果CPU具有復(fù)雜的流水線,，具有預(yù)測執(zhí)行和其他超標(biāo)量功能,，則可以將其視為MPU，但是轉(zhuǎn)變的確切位置并沒有明確界定,。

　　在位數(shù)上,，8位設(shè)備更有可能被視為MCU，64位設(shè)備很可能被視為MPU,。不過最早的卻是MPU是4位,，這更像是歷史問題，而不是決定性的特征,。

　　也可以根據(jù)計算機可運行的操作系統(tǒng)進行分類,，如果它運行Linux，則可以將其稱為MPU,。如果它僅允許較小的實時操作系統(tǒng),，甚至只運行裸機，則可以將其稱為MCU,，這為能夠運行的Linux的設(shè)備留出了許多中間地帶,。在時序方面，MCU通常用于需要硬或軟實時響應(yīng)的應(yīng)用程序,，MPU通常不能用于這一目的,。

　　一般也將多核處理器視為MPU，尤其是在內(nèi)核相同且管理對稱的情況下,。不過專用設(shè)備可能具有多個處理器,，有些專用于諸如數(shù)字信號之類特定任務(wù)的處理器也會被認(rèn)為是MCU，因此通過核心數(shù)目判斷是MPU還是MCU并不是一個準(zhǔn)確的依據(jù),。

　　從使用目的來看,，可以認(rèn)為通用設(shè)備是MPU，單用途設(shè)備是MCU,，但這實際上只關(guān)乎設(shè)備的使用方式,，如果在不明確使用目的的情況下使用任何設(shè)備,，那時候如何稱呼這一設(shè)備呢？

　　通常全功能MPU不會具有專用外圍設(shè)備,，這在很大程度上是因為它們是通用的,，而不是面向特定應(yīng)用，因此你可能會認(rèn)為只要有這樣的外圍設(shè)備,，就是MCU,，但是事實并非如此，缺少外圍設(shè)備也并不意味著就是MPU,。

　　從上面的分析來看,，每個特征因素都會存在缺陷，結(jié)果無法令人滿意,，那么行業(yè)專家又是怎么認(rèn)為的呢,？

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　　MCU和MPU已成過時的術(shù)語

　　Cadence IP集團產(chǎn)品行銷總監(jiān)Marc Greenberg對此表示：”我不知道MCU與MPU之間的區(qū)別是否存在某些官方的定義，經(jīng)過簡單的檢索似乎表明,，裸片上存在NVM的為MCU,，但各種MPU上都有NVM的某些位，MPU也可能在同一片裸片上具有MCU,，那又是什么呢,？最小的無緩存處理器可能仍具有一些寄存器和SRAM，用RTL編碼的定序器與從ROM執(zhí)行的通用處理器真的有區(qū)別嗎,？顯然MCU和MPU之間的區(qū)別有些隨意,，這意味著這一界限并不明確甚至可以隨心所欲。當(dāng)我想到MPU時,，我想到的是用于控制通用計算機的設(shè)備,，例如臺式機、服務(wù)器,、平板電腦等,。“

　　Cadence高級工程師Grant Martin認(rèn)為：”根據(jù)維基百科的解釋,，MCU是在單個金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路芯片上的小型計算機,，MPU是一種計算機處理器，在MOSFET結(jié)構(gòu)的單個或多個集成電路上結(jié)合了中央處理單元的功能,?！?/p>

　　”如果深入研究，MPU具有CPU的功能,，因此它是計算機處理器,，而MCU則是更完整的計算機，這意味著MCU內(nèi)包含MPU，這與常識相反,。具有多個處理器核心的16路服務(wù)器處理器是否不再是MPU,？而是一種多核異構(gòu)SoC？“

　　”例如,，一部手機可能包括多個應(yīng)用程序處理內(nèi)核，用于音頻,、視頻,、圖像處理的多個DSP，一個或兩個用于在屏幕上呈現(xiàn)圖像的GPU以及一個僅用于娛樂目的的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元——MCU,。從我的角度來看,，行業(yè)應(yīng)該放棄這些過時的術(shù)語，使用更精確更具描述性的術(shù)語,?！癎rant Martin繼續(xù)說。

　　西門子業(yè)務(wù)部門Mentor的高級產(chǎn)品經(jīng)理Jeff Hancock則認(rèn)為：”從系統(tǒng)軟件的角度來看,，MCU有望適用于直接解釋和控制硬件傳感器和執(zhí)行器的應(yīng)用,。這種訪問通常涉及一致且可靠的指令時序，這與通用MPU的需求相矛盾,。通用MPU旨在優(yōu)化吞吐量,，而MCU通常會優(yōu)化延遲。因此,，如果是需要處理大型數(shù)據(jù)庫,，MPU更合適，如果是要精細(xì)的機電控制,，那么MCU更合適,。

　　Jeff Hancock還說：“外部存儲器和緩存肯定讓MCU的標(biāo)準(zhǔn)有所變化，但這距離將MCU等同于MPU還有很長的路要走,。特別是并不是所有MCU中的所有處理單元都專門使用外部存儲器,，也可以使用隔離的子系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)允許關(guān)鍵的工作負(fù)載和不太關(guān)鍵的應(yīng)用程序級系統(tǒng)并行繼續(xù),?！?/p>

　　“從軟件工程師的角度看，這是一個有趣的挑戰(zhàn),，在不連續(xù)的地方可能有兩個內(nèi)存區(qū)域,，集成式內(nèi)存雖小，但速度更快,，因此最好留給對速度有高要求的代碼,，例如實時操作系統(tǒng)。這意味著開發(fā)工具必須足夠靈活以將代碼正確地映射到存儲器上，而RTOS必須足夠小適合片上存儲器,?！蔽鏖T子業(yè)務(wù)部門的嵌入式軟件技術(shù)專家Walls補充到。

　　Tortuga Logic的高級硬件安全工程師Nicole Fern表示：“過去,，MCU與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)聯(lián),。在嵌入式系統(tǒng)中，低成本和低功耗的要求比性能更為重要,。但是隨著移動計算和IoT邊緣計算的出現(xiàn),，許多嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)在需要復(fù)雜的處理，這樣就產(chǎn)生了面向嵌入式領(lǐng)域看起來更像MPU的MCU產(chǎn)品,，為帶有外部存儲器和高速緩存的器件提供了更高的性能和可配置性,。這種情況下，術(shù)語MCU和MPU之間的差異僅取決于是否集成CPU系統(tǒng),?！?/p>

　　Arm的低功耗IoT業(yè)務(wù)高級總監(jiān)Thomas Ensergueix也認(rèn)為：“近年來，MCU和MPU之間的界限已經(jīng)模糊,。MCU和MPU之間的主要區(qū)別之一是軟件和開發(fā),。MPU將支持豐富的OS，如Linux和相關(guān)的軟件堆棧,，而MCU通常將專注于裸機和RTOS,。在決定哪種硬件平臺、MCU或MPU最有效之前,，由軟件開發(fā)人員決定哪個軟件環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)最適合他們的應(yīng)用,。

　　”隨著現(xiàn)在MCU已經(jīng)過渡到32位，我們還看到了性能的急劇提高,，這有助于縮小MCU和MPU之間的差距,。例如：許多基于Arm Cortex-M7的MCU可提供100多個Dhrystone MIPS，或在CoreMark中提供2,000多個點,。這些設(shè)備中的許多設(shè)備還具有非常大的內(nèi)置存儲器,，或者提供快速接口來連接外部存儲器。這確保了性能和內(nèi)存不再是MCU的瓶頸,，并使它們更接近低端MPU,。“

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　　小結(jié)

　　如今MPU與MCU之間是否有明確的界限真的重要嗎,？可能不重要了,。因為無論我們將其稱之為什么，應(yīng)用程序都有附帶要求,，這些要求將決定使用哪個設(shè)備,。