Мікропроцесори, мікроконтролери та інтегральні схеми (ІС) є будівельними блоками всіх електронних пристроїв. Також кажуть, що вони є серцем і душею електронної промисловості. Ці пристрої можуть звучати схоже, але відрізнятися своїми властивостями та функціями. Часто люди не розуміють різниці між мікропроцесором і мікроконтролером. На цьому плутанина не закінчується; Різниця між мікропроцесором і центральним процесором – інша тема для обговорення. У цій статті ми побачимо порівняння між мікропроцесором і мікроконтролером і детальне пояснення всіх цих термінів. Крім того, ви детально дізнаєтесь про порівняння чи різницю між мікросхемою та мікропроцесором. Прочитайте цей посібник, щоб краще зрозуміти, як вони відрізняються один від одного.
Яка різниця між мікропроцесором і мікроконтролером?
Продовжуйте читати далі, щоб детально дізнатися все про порівняння та різницю між мікропроцесором і мікроконтролером.
Що таке мікропроцесор?
Перш ніж знати різницю між мікропроцесором і мікроконтролером, давайте дізнаємося про мікропроцесори. Мікропроцесор – це чіп, який називають мозком комп’ютера. Його також називають центральним процесором (CPU). Цей єдиний чіп може обробляти всю логічну та обчислювальну інформацію, як-от додавання/віднімання, керування введенням/виведенням та багато іншого. Він контролює всі системні компоненти, такі як USB, пристрої вводу/виводу, монітори, пам’ять тощо. Для виконання вказівок, наданих користувачами, він отримує дані, декодує їх із мови високого рівня на машинну, а потім виконує задану інструкції.
З яких компонентів складається мікропроцесор?
Мікропроцесор складається з наступних компонентів, які використовуються для виконання заданих команд:
-
Реєстри: це місце тимчасового зберігання для виконання даної інструкції. Після виконання дані надсилаються до джерела та стираються з реєстрів.
-
Блок арифметики та логіки: він виконує арифметичні та логічні операції, наприклад математичні розрахунки.
-
Блок синхронізації та керування: гарантує, що всі внутрішні та зовнішні компоненти працюють разом у певний час та послідовність.
Як працює мікропроцесор?
Мікропроцесор — це окрема мікросхема, з’єднана із зовнішніми периферійними пристроями, такими як пристрої введення/виведення та блоки пам’яті, для виконання певного набору інструкцій.
- Пристрій введення для передачі інформації від користувача до блоку пам’яті.
- Пам’ять для збереження інформації та виконання необхідної функції.
-
Пристрої виведення для відображення результатів.
Фото Крістіана Відігера на Unsplash
Які бувають типи мікропроцесорів?
Мікропроцесори поділяються на три типи за ознакою:
1. Розмір шини даних
За розміром шини даних мікропроцесори поділяються на такі види:
-
4-бітний: ці процесори мають ширину шляху даних 4 біти. Вони почали використовуватися на початку 1970-х років. Прикладами цього процесора є INTEL 4004 і 4040.
-
8-бітний: це процесори, здатні передавати 8-бітні дані одночасно. Прикладом цього процесора є INTEL 8085.
-
16-бітний: це процесори, здатні передавати 16-бітні дані одночасно. Прикладами таких процесорів є INTEL 8088 і 80286.
-
32-розрядний: ці процесори можуть передавати 32-розрядні дані за такт. Прикладами таких процесорів є INTEL 80386, 80486 і Pentium.
2. Застосування
Залежно від застосування процесора, він поділяється на такі типи:
-
Процесори загального призначення (GPP): процесори загального призначення (GPP) призначені для звичайних щоденних програм. Наприклад, настільні комп’ютери, мобільні телефони, INTEL 8085 і Pentium.
-
Мікроконтролери (MCU): мікроконтролери (MCU) — це процесори з вбудованою пам’яттю та периферійними пристроями введення/виведення, призначені для виконання певного набору функцій. Наприклад, INTEL 8051, пральні машини, комп’ютерні принтери тощо.
-
Мікропроцесор спеціального призначення (SPM): мікропроцесор спеціального призначення (SPM) призначений для виконання певної операції, необхідної для програми. Наприклад, обробка цифрового сигналу, радар і політ.
Продовжуйте читати далі, щоб дізнатися про порівняння або різницю між мікропроцесором і мікроконтролером.
3. Архітектура
-
Комп’ютер зі складним набором інструкцій (CISC): як пояснює назва, комп’ютер зі складним набором інструкцій (CISC) використовує мінімальну кількість інструкцій на програму. Одна команда виконує всі функції, такі як завантаження, оцінка та збереження. Отже, ускладнення процесу. Він не враховує кількість циклів на команду. Його основна увага — створювати складні команди безпосередньо на апаратному забезпеченні. Процесори INTEL і AMD базуються на функціях CISC.
-
Комп’ютер зі скороченим набором інструкцій (RISC): Комп’ютер зі скороченим набором інструкцій (RISC) був розроблений як реакція на CISC у середині 1980-х років, щоб мінімізувати час продуктивності шляхом скорочення набору інструкцій комп’ютера. Кожній команді потрібен лише один такт для виконання призначених інструкцій. Для цього потрібно, щоб оперативна пам’ять зберігала більше інструкцій, а компілятор ефективніше перетворював команди мови високого рівня в двійковий код. Кілька прикладів: MIPS, PowerPC, процесори Arm тощо.
Які переваги мікропроцесорів?
Ось перелік усіх переваг мікропроцесора:
- Економічно ефективним
- Вбудований штучний інтелект (AI) і графічний інтерфейс користувача (GUI)
- Портативний і високошвидкісний
- Компактний розмір
- Універсальний і надійний
- Низьке енергоспоживання і тепловиділення
Які недоліки мікропроцесорів?
До недоліків мікропроцесора можна віднести:
- Потрібна двійкова мова
- Не підтримує операції з плаваючою комою
- Розмір даних
- Нездатність функціонувати без зовнішніх допоміжних пристроїв
- Пошкоджується через неправильне живлення
- Повільні одноядерні процесори
Які плюси і мінуси мікропроцесорів?
Нижче наведено кілька плюсів і мінусів мікропроцесора:
Плюси:
- Швидко переміщує дані в різні місця
- Використовується для загального призначення
- Здатний виконувати кілька завдань одночасно
Мінуси:
- Дорого
- Величезних розмірів
- Не має RAM, ROM або I/O, приєднаних до нього
Продовжуйте читати цю статтю до кінця, щоб дізнатися про порівняння або різницю між IC і мікропроцесором і між IC і мікропроцесором.
Що таке мікроконтролер і як він працює?
У рамках вивчення різниці між мікропроцесором і мікроконтролером розкажіть нам про мікроконтролери. Мікроконтролер — це вбудований електронний хронічний обчислювальний пристрій, призначений для виконання певної функції у вбудованій системі. Його також називають блоком мікроконтролера або MCU. Мікроконтролер складається з трьох основних компонентів на одній мікросхемі: мікропроцесора, блоку пам’яті та периферійних пристроїв введення та виведення. Вони працюють за допомогою допоміжних пристроїв, таких як таймери, аналого-цифрові перетворювачі, послідовний вхід і вихід, а також загальні лінії, що називаються системною шиною.
Принцип роботи:
Одна мікросхема мікроконтролера, вбудована в систему, забезпечує виконання певної функції в пристрої. Цей процес передбачає отримання та виконання даних від периферійних пристроїв введення та виведення за допомогою мікропроцесора. Мікроконтролер отримує тимчасову інформацію у своїй пам’яті даних, де процесор отримує доступ до інформації та використовує дані команди з пам’яті програм для виконання операції. Потім він використовує вихідні периферійні пристрої для виконання необхідної дії.
Фотографія Вішну Моханана на Unsplash
Які основні компоненти мікроконтролерної системи?
Основними компонентами мікроконтролера є:
-
Мікропроцесор: це одна мікросхема, яку називають мозком пристрою. Він виконує арифметичні та логічні операції, такі як додавання/віднімання, передача даних, операції введення/виведення та багато іншого. Це також дозволяє виконувати операції, які допомагають передавати інструкції іншим компонентам у більшій інтегрованій системі.
-
Пам’ять: це частина, яка використовується як місце зберігання даних, яку процесор використовує для виконання заданих інструкцій.
-
Периферійні пристрої вводу-виводу: вхідні порти є засобом отримання даних і надсилання їх до процесора у формі машинної мови. Процесор виконує необхідні операції та дає команди зовнішньому по відношенню до мікроконтролера пристрою виводу для виконання завдання.
Скільки існує типів мікроконтролерів?
Мікроконтролери класифікуються на різні типи відповідно до:
1. Ширина
Ширина шини відноситься до паралельних ліній, які з’єднують внутрішні компоненти мікроконтролера. Його основною функцією є передача даних між процесором, блоком пам’яті та периферійними пристроями введення/виведення. Існує три типи шин: шина даних, шина адреси та шина керування. Крім того, він класифікується на три типи 8-розрядних, 16-розрядних і 32-розрядних мікроконтролерів.
-
8-розрядний мікроконтролер: 8-розрядний мікроконтролер складається з шини шириною 8 біт. Це означає, що він може виконувати лише операції, які працюють з 8-бітами за один цикл. Тому, коли виконується 16-бітна операція, для виконання результатів, які є простими математичними обчисленнями, потрібно вдвічі більше часу. Прикладами 8-бітного мікроконтролера є INTEL 8031/8051.
-
16-розрядний мікроконтролер: 16-розрядний мікроконтролер складається з шини шириною 16 біт. Кажуть, що він ефективніший і швидший, ніж 8-бітний мікроконтролер, оскільки він може передавати та обробляти 16-бітні дані за один цикл. Він забезпечує найточніші операції для програм, які потребують функцій таймера. Наприклад, INTEL 8051XA, PIC2X, INTEL 8096 тощо.
-
32-розрядний мікроконтролер: 32-розрядний мікроконтролер складається з шини шириною 32 біти. Його продуктивність краща, ніж у будь-якого іншого мікроконтролера. Хоча його енергоспоживання та вартість вищі, точні робочі можливості роблять його вартим уваги. Він підтримує кілька периферійних пристроїв, таких як USB, Ethernet, мережева шина зони керування тощо. Прикладом 32-розрядного мікроконтролера є сімейство INTEL/ATMEL 251.
Про порівняння мікропроцесора та мікроконтролера ви дізнаєтеся далі в цій статті.
2. Пам’ять
Залежно від пам’яті мікроконтролери діляться на два типи:
-
Мікроконтролер вбудованої пам’яті: мікроконтролер вбудованої пам’яті складається з усіх компонентів, вбудованих разом в одну мікросхему. До цих компонентів належать пам’ять даних і програм, переривання, таймери, лічильники тощо. Хоча блоки пам’яті в мікроконтролерах не розширюються, ПЗУ можна використовувати для розширення її простору.
-
Мікроконтролер зовнішньої пам’яті: мікроконтролер зовнішньої пам’яті не має вбудованого блоку пам’яті. Для роботи потрібна підтримка зовнішньої пам’яті. Наприклад, INTEL 8031 не має мікросхеми пам’яті.
3. Архітектура набору інструкцій
За архітектурою набору інструкцій мікроконтролери поділяються на два типи:
-
Комп’ютер із комплексним набором інструкцій (CISC): Комп’ютер із комплексним набором інструкцій (CISC) — це мікроконтролер, призначений лише для виконання однієї складної інструкції. Він виконує різні дії лише за допомогою однієї команди. Це компактна програма, яка використовує великі інструкції та багато режимів адресації. Щоб виконати дані інструкції, потрібно багато часу.
-
Комп’ютер зі скороченим набором інструкцій (RISC): Комп’ютер зі скороченим набором інструкцій (RISC) — це мікроконтролер, розроблений у відповідь на CISC. Це дозволяє обробляти простіші інструкції. Він виконує одну задану інструкцію за раз.
Продовжуйте читати далі, щоб зрозуміти порівняння або різницю між мікропроцесором і мікроконтролером.
4. Архітектура мікроконтролера
За архітектурою мікроконтролера мікроконтролери класифікуються на два типи:
-
Мікроконтроллер Гарвардської архітектури: мікроконтролер Гарвардської архітектури має два різних інтерфейси пам’яті: один для даних/змінних, а інший для програм/інструкцій. Паралелізм інструкційного інтерфейсу є його торговою особливістю. Це дорого через вишуканий дизайн.
-
Мікроконтролер архітектури Von Neumann/Princeton: мікроконтролер архітектури Von Neumann/Princeton використовує єдиний інтерфейс для зберігання як даних, так і інструкцій. Хоча виконання інструкцій займає час, це економічно вигідно та зручно.
Які переваги та недоліки мікроконтролерів?
Перелік усіх переваг мікропроцесора наведено нижче:
- Діє як мікрокомп’ютер без цифрових частин
- Простий у використанні та обслуговуванні
- Економічний і компактний
- Швидше виконує дані вказівки
- Таймер циклу інструкцій
- Підтримує додавання RAM, ROM і периферійних пристроїв введення/виведення
Перелік усіх недоліків мікропроцесора наведено нижче:
- Складна архітектура
- Нездатність керувати потужними пристроями через низьку швидкість
- Одночасно виконує обмежену кількість функцій
- Використовується в мікрообладнанні, яким важко користуватися
- Не всі мікроконтролери мають периферійні пристрої введення-виведення
- Складається з комплементарного металооксидного напівпровідника, він схильний до пошкодження статичним зарядом
Які плюси і мінуси мікроконтролерів?
Нижче наведено кілька плюсів і мінусів мікроконтролерів:
Плюси:
- Працює на пристроях з накопиченою потужністю
- Менше енергоспоживання
- Знаходиться в пристроях, які регулярно використовуються
Мінуси:
- Вимагає навчання людини, оскільки він призначений для певної мети
- Вони не можуть отримати доступ до пам’яті програми
Тепер давайте перейдемо до порівняння або різниці між мікропроцесором і мікроконтролером і між IC і мікропроцесором.
Яка різниця між мікропроцесором і мікроконтролером?
Після розуміння мікропроцесора та мікроконтролера та їхніх властивостей, давайте подивимося на порівняння або різницю між мікропроцесором і мікроконтролером.
мікропроцесор
мікроконтролер
Основна частина комп’ютерної системи
Частина вбудованої системи
Він складається тільки з блоку пам’яті. Отже, потрібна додаткова пам’ять і порти введення/виведення
Він складається з процесора на додаток до внутрішньої пам’яті та компонентів введення/виведення
Схема має великі розміри за рахунок додавання зовнішніх компонентів
Схема менша завдяки внутрішнім компонентам
Його не можна використовувати в компактних системах через його неефективність
Його можна використовувати в компактних системах, оскільки він ефективний
Вартість всієї системи висока
Вартість всієї системи невисока
Його енергоспоживання високе, тому він не може працювати на пристроях із накопиченим живленням
Має низьке енергоспоживання. Таким чином, він працює від накопичених батарей
Немає режиму енергозбереження
Вони мають режими для зменшення енергоспоживання, які називаються режимом очікування або режимом енергозбереження
Використовується тільки на персональних комп’ютерах
Він широко використовується в пральних машинах, mp3-плеєрах, калькуляторах, автомобілях
Він заснований на архітектурі фон Неймана
Він заснований на Гарвардській архітектурі
Він працює повільно, оскільки кожна операція вимагає зв’язку із зовнішніми компонентами
Він працює швидше, оскільки зв’язок швидкий завдяки внутрішнім компонентам
Він складний, з великою кількістю інструкцій
Це просто з кількома інструкціями
Він використовується для застосування загального призначення
Використовується для систем, пов’язаних із застосуванням
Він не має RAM, ROM та інших периферійних пристроїв вводу/виводу
Він має процесор, RAM, ROM та інші периферійні пристрої, вбудовані в мікросхему
Системи працюють на дуже високій швидкості
Системи працюють до 200 МГц або більше залежно від схеми
Він має меншу кількість регістрів, тому операції базуються на пам’яті
Він має більше регістрів, що робить його зручним для написання програм
Приклади: INTEL 8085 І 8086
Приклади: Altera, INTEL, NEC, Panasonic тощо
Завдяки цьому порівнянню між мікропроцесором і мікроконтролером стає зрозуміло, що мікропроцесор є частиною мікроконтролера з додатковою пам’яттю, портом вводу/виводу та іншими периферійними пристроями, такими як таймери, лічильники, аналого-цифрові перетворювачі тощо. Як ми читаємо, мікропроцесор також називають центральним процесором (CPU). Звичайно, це набагато більше, ніж процесор. Продовжуючи читати, ви натрапите на різницю між мікросхемою та мікропроцесором, згадану детально.
Що таке центральний процесор (CPU)?
Центральний процесор (CPU) вважається мозком комп’ютера. Він складається з мільйонів транзисторів. Мікропроцесор – це схема, яка оточує центральний процесор. Давайте розберемося, що таке центральний процесор.
Центральний процесор (CPU) є найважливішою частиною комп’ютерної системи. По суті, це частина комп’ютера, яка виконує введення-виведення, обробку та зберігання даних. Він виконує інструкції, виконуючи арифметичні, логічні та операції введення/виведення системи. ЦП часто помилково сприймають як апаратне забезпечення, але ЦП вбудовано в одну мікросхему, яка називається мікропроцесором. ЦП виконує свої операції в чотири етапи:
- Принести
- Декодувати
- Виконати
- Зворотний запис
Компоненти центрального процесора включають арифметику та логіку (ALU) і блок керування (CU). ALU виконує арифметичні та логічні операції, тоді як CU отримує команди з пам’яті, декодує їх і виконує їх.
Фото Крістіана Відігера на Unsplash
Чим мікропроцесор відрізняється від ЦП?
Дізнавшись про різницю між мікропроцесором і мікроконтролером, повідомте нам про різницю між мікропроцесором і ЦП. Мікропроцесор поєднує в собі всі функції ЦП на одній мікросхемі. Ця мікросхема називається інтегральною схемою (ІС). На додаток до цього, він також складається з схем введення/виведення та доступу до пам’яті. Цей чіп отримує інформацію, обробляє її відповідно до вказівок і виконує вихід у двійковій мові.
мікропроцесор
ЦП
Це лише центральний процесор
Він має інтегровану пам’ять і введення/виведення
Використовується в персональних комп’ютерах
Використовується у вбудованих системах
Він не складається з RAM, ROM, I/O та інших периферійних пристроїв
Він має RAM, ROM та інші периферійні пристрої, вбудовані в мікросхему
Зовнішній носій використовується для підключення RAM, ROM і периферійних пристроїв введення-виведення
ЦП використовує вбудовану керуючу шину
Він має складну архітектуру, яка обробляє велику кількість інструкцій
Він має просту конструкцію і вимагає обробки кількох інструкцій
Хоча розуміється, що ЦП є мікропроцесором, не всі мікропроцесори є ЦП. Мікропроцесор — це більше, ніж центральний процесор, оскільки він містить інші процесори, такі як графічний процесор (GPU), мережевий процесор (NPU) і блок обробки аудіо (APU). У мікропроцесори також вбудовані звукові та мережеві карти. Перш ніж зрозуміти різницю між IC і мікропроцесором, давайте подивимося, що таке IC.
Що таке інтегральна схема (ІС)?
Інтегральна схема (ІС) — це міні-електронна схема, виготовлена на напівпровідниковому кристалі. Одна з перших інтегральних схем була створена в 1970-х роках. Складовими компонентами інтегральної схеми є транзистори, конденсатори, резистори та діоди. Крім того, він працює як підсилювач, мікропроцесор, мікроконтролер, генератор, таймер, лічильник, логічний вентиль і пам’ять комп’ютера.
Ось деякі особливості IC:
-
Конструкція та упаковка: він виготовлений із силікону, є маленьким і крихким. Його складові скріплюються в золоті та алюмінієві дроти, а потім відливаються в плоску коробку з пластику та кераміки.
-
Розмір мікросхеми: вона доступна в розмірах від 1 квадратного мм до 200 квадратних мм.
-
Інтеграція IC: інтегральні схеми отримують свої назви, оскільки вони вбудовуються в різні пристрої на одному чіпі. Наприклад, мікроконтролер — це інтегральна схема, яка включає в себе пам’ять, мікропроцесор, порти введення/виведення та інші периферійні пристрої в одному пристрої.
Далі в цій статті ви знайдете заголовок, який пояснює різницю між мікросхемою та мікропроцесором.
Чим мікропроцесор відрізняється від IC?
Після вивчення порівняння або різниці між мікропроцесором і мікроконтролером необхідно знати різницю між IC і мікропроцесором. Мікропроцесори є одним із типів ІС. Кажуть, що він складний. Мікропроцесор виконує функції центрального процесора на одному чіпі. Він призначений для застосування в комп’ютері, тоді як інтегральні схеми є пристроями загального призначення, які можна використовувати для різних програм.
Мікропроцесори складаються з усіх компонентів інтегральної схеми, включаючи пам’ять, центральний процесор, порти введення/виведення та його енергонезалежну пам’ять RAM і ROM. Тільки вони можуть запускати програмне забезпечення на комп’ютері без потреби будь-якого допоміжного пристрою. Інтегральна схема не може функціонувати незалежно, оскільки в ній зберігаються інструкції. Отже, це різниця між IC та мікропроцесором.
***
Ми сподіваємося, що наша стаття допомогла вам дізнатися про порівняння чи різницю між мікропроцесором і мікроконтролером і різницю між мікросхемою та мікропроцесором. Ви можете повідомити нам будь-які запитання чи пропозиції щодо будь-якої іншої теми, на яку ви хочете, щоб ми написали статтю. Залиште їх у розділі коментарів нижче, щоб ми знали.