В чем разница между микропроцессорами и микроконтроллерами?
В чем разница между микропроцессорами и микроконтроллерами?
Микропроцессоры и микроконтроллеры являются внутренними компонентами электронных устройств. Микропроцессор – это очень маленький процессор внутри центрального процессора. Это единая интегральная схема на компьютерном чипе, которая выполняет различные арифметические и логические функции на цифровых сигналах. Несколько десятков микропроцессоров совместно работают на высокопроизводительных серверах для обработки и анализа данных.
С другой стороны, микроконтроллер – это базовый вычислительный блок в интеллектуальных электронных устройствах, таких как стиральные машины и термостаты. Это очень маленький компьютер с собственной оперативной памятью, ПЗУ и устройствами ввода-вывода, встроенными в один чип. Он может обрабатывать цифровые сигналы и реагировать на ввод данных пользователем, но его вычислительные мощности ограничены.
В чем сходство между микропроцессорами и микроконтроллерами?
Микропроцессоры и микроконтроллеры – это централизованные компьютерные чипы, обеспечивающие интеллектуальные возможности персональных компьютеров и электронных устройств. Они построены на основе полупроводниковых интегральных схем и имеют определенные внутренние части.
Интегральная схема
И микропроцессоры, и микроконтроллеры представляют собой полупроводниковые компоненты, построенные на интегральной схеме. Интегральная схема – это очень маленький квадратный или прямоугольный чип, содержащий тысячи или даже миллионы электронных компонентов. Интегральные схемы позволяют инженерам уменьшить размер электронных схем.
ЦПУ
И микропроцессоры, и микроконтроллеры имеют центральный процессор. Процессор – это централизованная часть компьютерного чипа, которая обрабатывает инструкции, предоставляемые приложениями или микропрограммным обеспечением. Процессор также оснащен специальным арифметико-логическим устройством (ALU). ALU вычисляет математические значения и оценивает логические задачи на основе компьютерных инструкций.
Регистры
Регистры – это модули памяти, используемые процессором для обработки данных. Процессор временно хранит инструкции или бинарные данные до, во время и после их обработки. И микропроцессоры, и микроконтроллеры построены с использованием внутренних регистров, хотя микроконтроллеры часто имеют больше регистров, чем микроконтроллеры.
Архитектурные различия микропроцессоров и микроконтроллеров
Архитектурные различия микропроцессоров и микроконтроллеров
Несмотря на то, что микропроцессоры и микроконтроллеры имеют форму компьютерных чипов, они построены на разных архитектурах.
Микропроцессоры разработаны по архитектуре фон Неймана, где программа и данные находятся в одном модуле памяти. Между тем микроконтроллеры используют гарвардскую архитектуру, которая отделяет память программ от пространства данных.
Микропроцессоры содержат больше компонентов интегральных схем, чем микроконтроллеры. Это архитектурное различие влияет на особенности проектирования микропроцессоров и микроконтроллеров в вычислительных и встроенных системных приложениях.
Память
Микропроцессоры не имеют модулей внутренней памяти для хранения данных приложений. Инженеры должны подключить микропроцессор к внешним хранилищам памяти, таким как ROM и RAM, с помощью внешней шины.
Шина – это набор параллельных электрических соединений, которые позволяют микропроцессору отправлять данные в другие устройства и получать их. Существует три типа шин.
- Шина данных передает данные
- Адресная шина передает информацию о том, где хранить и извлекать данные
- Шина управления передает сигналы для координации с другими электрическими компонентами
Все три работают совместно в микропроцессорной системе.
С другой стороны, микроконтроллеры оснащены внутренней памятью ROM и RAM. Микроконтроллер использует внутреннюю шину для взаимодействия со встроенными модулями памяти.
Периферийные устройства
Периферийные устройства – это таймеры, средства связи, устройства ввода-вывода и другие возможности, позволяющие микроконтроллерам или микропроцессорам взаимодействовать с внешними компонентами или пользователями.
Микропроцессор не имеет встроенных периферийных устройств в интегральную схему. Вместо этого периферийные устройства подключаются извне, чтобы расширить возможности использования микропроцессора за пределы математической и логической обработки.
Напротив, микроконтроллеры соединяются со встроенными периферийными устройствами с помощью внутренней шины управления. Это позволяет микроконтроллеру управлять электронными устройствами с минимальным количеством дополнительных деталей или без них.
Вычислительная мощность
Микропроцессоры – это мощные компьютерные чипы, способные выполнять сложные вычислительные и математические задачи. Например, можно запустить программное обеспечение для статистической обработки, поскольку микропроцессор поддерживает операции с плавающей запятой.
И наоборот, микроконтроллеры имеют сравнительно меньшую вычислительную мощность и редко поддерживают вычисление с плавающей запятой. Вместо этого они сосредотачиваются на реализации определенной логики, например на управлении температурой нагревателя с помощью различных датчиков.
Другие ключевые отличия микропроцессоров и микроконтроллеров
Микропроцессоры поддерживают универсальные вычислительные операции на персональных компьютерах и корпоративных серверах. Между тем микроконтроллеры позволяют встроенным системам анализировать входные данные и реагировать на них в режиме реального времени.
Когда инженеры разрабатывают системы с микропроцессорами и микроконтроллерами, они учитывают такие различия.
Тактовая частота
Микропроцессоры обеспечивают высокоскоростные и надежные вычислительные мощности для различных приложений. Современный компьютерный процессор работает в диапазоне гигагерц (ГГц). Это позволяет компьютерной системе выполнять сложные математические вычисления и быстро возвращать результаты.
Хотя скорость микроконтроллера увеличивалась на протяжении десятилетий, она намного меньше скорости обработки данных микропроцессора. В зависимости от назначения тактовая частота микроконтроллера варьируется от килогерц (кГц) до сотен мегагерц (МГц). Несмотря на меньший диапазон скоростей, микроконтроллер может оптимально работать в пределах выделенной области применения.
Размер цепи
Микропроцессор не может работать сам по себе. Он использует внешние компоненты, такие как микросхемы связи, порты ввода-вывода, ОЗУ и ПЗУ, для формирования полноценной вычислительной системы. Таким образом, микропроцессорная схема состоит из адреса и шины данных, соединяющей множество периферийных устройств и микросхем памяти. Даже несмотря на развитие технологий печатных плат (PCB), микропроцессорная система требует значительного пространства.
Однако микроконтроллер имеет компактную конструкцию с более простой схемой. Большинство дополнительных компонентов, необходимых для микропроцессорной системы, легко доступны на том же чипе. Вместо использования отдельных компонентов инженеры при разработке электронных устройств используют один микроконтроллер. Таким образом освобождается больше места на электронной плате, что позволяет инженерам создавать компактные системы.
Потребляемая мощность
Микропроцессоры часто работают на более высокой скорости, чем микроконтроллеры, и потребляют больше энергии, поэтому для них требуется внешний источник питания. Аналогичным образом, вычислительная система на основе микропроцессорного блока имеет более высокое общее энергопотребление из-за большого количества дополнительных компонентов.
Между тем микроконтроллеры спроектированы так, чтобы эффективно работать при минимальном энергопотреблении. Кроме того, большинство микроконтроллеров имеют функции энергосбережения, которых нет в микропроцессорах.
Например, микроконтроллер может активировать режим энергосбережения и потреблять ограниченное количество энергии, когда данные не обрабатываются. Микроконтроллеры также могут отключать внутренние периферийные устройства, которые не используются, для экономии энергии. Благодаря этому микроконтроллеры – идеальный выбор для создания специализированных приложений с низким энергопотреблением, работающих на накопленном питании.
ОС
В практических приложениях микропроцессоры требуют операционной системы, обеспечивающей соответствующие функциональные возможности. Без операционной системы пользователям пришлось бы обучать микропроцессор на языке ассемблера или бинарном языке.
Между тем для работы микроконтроллеров не требуется операционная система. Однако существуют специальные операционные системы, которые помогают микроконтроллерам среднего и высокого уровня работать более эффективно.
Подключение
Микропроцессоры поддерживают более разнообразные коммуникационные технологии, чем микроконтроллеры. Например, микропроцессор обрабатывает высокоскоростные данные USB 3.0 или гигабитного Ethernet без дополнительного процессора.
Однако для большинства микроконтроллеров требуется специальный процессор для высокоскоростной передачи данных.
Стоимость
Микропроцессорная интегральная схема состоит только из процессора, арифметико-логического устройства (ALU) и регистров, что снижает производственные затраты на единицу продукции. Между тем один микроконтроллер имеет более сложную внутреннюю архитектуру и, как правило, дороже микропроцессора.
Однако микропроцессорная система дороже, так как требует дополнительных компонентов. В отличие от нее, микроконтроллер самостоятельно справляется с выбранной задачей.
Для микроконтроллера требуется меньше дополнительных компонентов, что приводит к удешевлению систем на основе микроконтроллеров. Например, плата кондиционера с микроконтроллером стоит дешевле, чем материнская плата компьютера с микропроцессорами.
Примеры использования микропроцессоров и микроконтроллеров
Как микропроцессоры, так и микроконтроллеры являются полезными электронными компонентами, если их применять в соответствующих сценариях использования.
Используйте микропроцессор, если вам требуется высокая вычислительная мощность для сложных или непредсказуемых вычислительных задач. Микропроцессоры используются во всех типах вычислительных устройств, таких как серверы, настольные компьютеры и мобильные вычислительные устройства. Организации используют серверы с множеством микропроцессоров для высокопроизводительных вычислений и запуска приложений искусственного интеллекта (ИИ).
С другой стороны, микроконтроллер – лучший выбор, если вы создаете систему управления с узкой областью применения. Микроконтроллеры также полезны для систем, требующих низкого энергопотребления. Некоторые микроконтроллеры могут работать месяцами от небольшой батареи. Например, система умного дома работает от микроконтроллеров. Компактные устройства, такие как дроны или портативные аудиоплееры, также содержат микроконтроллеры.
Введение
Выбор подходящего устройства, на котором будет основана ваша новая разработка, бывает не простым. Необходимо найти баланс между ценой, производительностью и энергопотреблением, а также учесть долгосрочные последствия этого выбора. Например, если используемое устройство, будь то микроконтроллер или микропроцессор, станет основой целого ряда новых продуктов.
Чем отличается микропроцессор и микроконтроллер?
Для начала давайте рассмотрим разницу между микроконтроллером (MCU) и микропроцессором (MPU). Обычно микроконтроллер использует встроенную флэш память, в которой хранятся и выполняется его программа. Благодаря этому, микроконтроллер имеет очень короткое время запуска и может выполнять код очень быстро. Единственное ограничение при использовании встроенной памяти — это ее конечный объем. Большинство микроконтроллеров, доступных на рынке, имеют максимальный объем флэш памяти ~2 мегабайта. Для некоторых приложений это может оказаться критическим фактором.
Микропроцессоры не имеют ограничений на размер памяти, поскольку для хранения программы и данных они используют внешнюю память. Программа обычно хранится в энергонезависимой памяти, такой как NAND или последовательная флэш память. При запуске программа загружается во внешнюю динамическую оперативную память и затем выполняется. Микропроцессор не способен запускаться так же быстро, как микроконтроллер, но объем оперативной и энергонезависимой памяти, которую можно подключить к процессору, может достигать сотен и даже тысяч мегабайт.
Другое отличие между микроконтроллером и микропроцессором — это система питания. Благодаря встроенному регулятору напряжения, микроконтроллеру необходимо только одно значение внешнего напряжения. Тогда как микропроцессору требуется несколько разных напряжений для ядра, периферии, портов ввода-вывода и т.д. О наличии этих напряжений на плате должен заботиться разработчик.
Что выбрать MPU или MCU?
Выбор микроконтроллера или микропроцессора определяется некоторыми аспектами спецификации разрабатываемого устройства. Например, требуется такое количество периферийный интерфейсных каналов, которое не может предоставить микроконтроллер. Или требования относительно пользовательского интерфейса невозможно выполнить, используя микроконтроллер, потому что у него не хватает памяти и быстродействия. Приступая к первой разработке, мы знаем, что продукт в дальнейшем может сильно измениться. В этом случае возможно лучшим решением будет использование какой-то готовой платформы. Так мы учтем запас вычислительной мощности и интерфейсных возможностей для будущих модификаций устройства.
Один из аспектов, которые сложно определить, это быстродействие, требуемое для работоспособности будущей системы. Количественно оценить этот критерий можно с помощью так называемой вычислительной мощности, которая измеряется в Dhrystone MIPS или DMIPS (Dhrystone — это синтетический тест производительности компьютеров, а MIPS — количество миллионов инструкций в секунду). Например, микроконтроллер Atmel SAM4 на базе ядра ARM Cortex-M4 обеспечивает 150 DMIPS, а микропроцессор на ядре ARM Cortex-A5, такой как Atmel SAM5AD3 может обеспечить до 850 DMIPS. Один из способов оценить требуемый DMIPS — это посмотреть какая производительность нужна для запуска части приложения. Запуск полноценной операционной системы (Linux, Android или Windows CE) для работы вашего приложения потребовал бы около 300 — 400 DMIPS. А если использовать для приложения RTOS, то достаточно всего 50 DMIPS. При использовании RTOS также требуется меньше памяти, поскольку ядро обычно занимает несколько килобайт. К сожалению полноценная операционная система требует для своего запуска блок управления памятью (MMU), что в свою очередь ограничивает тип процессорных ядер, которые могут быть использованы.
Для приложений, которые обрабатывают большие объемы чисел, требуется определенный запас DMIPS. Чем больше приложение ориентировано на числовую обработку, тем выше вероятность использования микропроцессора.
Серьезного обсуждения требует использование пользовательского интерфейса, будь то бытовая или промышленная электроника. Потребителям уже привычно пользоваться интуитивно понятными графическими интерфейсами, да и в промышленности все чаще используется этот метод взаимодействия с оператором.
Существует несколько факторов относительно пользовательского интерфейса. Во-первых, это дополнительная вычислительная нагрузка. Для такой интерфейсной библиотеки как Qt, которая широко используется на Linux`e, дополнительно потребуется 80-100 DMIPS. Во-вторых — это сложность пользовательского интерфейса. Чем больше вы используете анимации, эффектов и мультимедийного содержимого, чем выше разрешение изображения, тем большая производительность и память вам потребуется. Поэтому вероятнее всего здесь подойдет микропроцессор. С другой стороны, простой пользовательский интерфейс со статическим изображением на дисплее низкого разрешения может быть реализован и на микроконтроллере.
Другой аргумент в пользу микропроцессора — это наличие встроенного TFT LCD контроллера. Мало микроконтроллеров имеют в своем составе такой модуль. Можно поставить внешний TFT LCD контроллер и какие-то другие драйверы к микроконтроллеру, но нужно учитывать получаемую в итоге себестоимость изделия.
На рынке сейчас появляются флэш микроконтроллеры с TFT LCD контроллерами, но все же должно быть достаточное количество встроенной оперативной памяти для управления дисплеем. Например, 16-цветный QVGA 320х240 требует 150 кБ оперативной памяти чтобы выдавать изображение и обновлять дисплей. Это довольно большой объем ОЗУ и может потребоваться внешняя память, что тоже скажется на себестоимости.
Более сложные графические пользовательские интерфейсы, особенно использующие дисплеи размером больше 4,3 дюйма, требуют применения микропроцессоров. Если микропроцессоры доминируют в приложениях, где используется пользовательский интерфейс с цветным TFT экраном, то микроконтроллеры — короли сегментных или точечно-матричных LCD и других экранов с последовательным интерфейсом.
С точки зрения коммуникаций, большинство микроконтроллеров и микропроцессоров имеют в своем составе наиболее популярные периферийные интерфейсы. Но высокоскоростные интерфейсы, такие как HS USB 2.0, 10/100 Мбит/с Ethernet порты или гигабитные Ethernet порты, обычно есть только у микропроцессоров, потому что они лучше приспособлены к обработке больших объемов данных. Ключевой вопрос здесь — это наличие подходящих каналов и полосы пропускания для обработки потока данных. Приложения, использующие высокоскоростные подключения и ориентированные на операционную систему, требуют применения микропроцессоров.
Другой ключевой аспект, определяющий выбор между микроконтроллером и микропроцессором, это требование по детерминированному времени реакции приложения. Из-за процессорного ядра, встроенной флэш памяти и программного обеспечения в виде RTOS (операционной системы реального времени) или чистого Си кода, микроконтроллер будет определенно лидировать по этому критерию.
Заключительная часть нашего обсуждения будет касаться энергопотребления. Хотя у микропроцессора есть режимы пониженного энергопотребления, у типичного микроконтроллера их намного больше. Кроме того, внешнее аппаратное обеспечение микропроцессора осложняет его перевод в эти режимы. Фактическое потребление микроконтроллера значительно ниже, чем микропроцессора. Например, в режиме энергосбережения с сохранением регистров и оперативной памяти, микроконтроллер может потреблять в 10-100 раз меньше.
Заключение
Выбор между микроконтроллером и микропроцессором зависит от многих факторов, таких как производительность, возможности и бюджет разработки.
Вообще говоря, микроконтроллеры обычно используются в экономически оптимизированных решениях, где важное значение имеет стоимость изделия и энергосбережение. Они, например, широко используются в приложениях с ультра низким энергопотреблением, где требуется длительное время работы от батарей. Например, в пультах дистанционного управления, потребительских электросчетчиках, охранных системах и т.п. Также они используются там, где необходима высоко детерминированное поведение системы.
Микропроцессоры, как правило, применяются для создания функциональных и высокопроизводительных приложений. Они идеально подходят для промышленных и потребительских приложений на основе операционных систем, где интенсивно используются вычисления или требуется высокоскоростной обмен данными или дорогой пользовательский интерфейс.
И последнее. Выбирайте поставщика, предлагающего совместимые микроконтроллеры или микропроцессоры, чтобы иметь возможность мигрировать вверх или вниз, увеличивая повторное использование программного обеспечения.
Микроконтроллер и микропроцессор — в чём разница?
В составе разных электронных устройств можно встретить как микроконтроллер, так и микропроцессор. Чем они отличаются? Рассказываем в статье.
В составе разных электронных устройств часто встречаются как микроконтроллеры, так и микропроцессоры. Оба этих компонента берут из памяти команды и по ним выполняют логические и арифметические операции, работая при этом с устройствами ввода/вывода и прочей периферией. Так в чём тогда разница?
Микроконтроллер
Микроконтроллер — (далее МК) это микросхема, предназначенная для программного управления электронными схемами. МК выполняется на одном кристалле. На нём расположено как вычислительное устройство, так и ПЗУ и ОЗУ. Кроме этого, в составе МК чаще всего находятся порты ввода/вывода, таймеры, АЦП, последовательные и параллельные интерфейсы. В некоторых даже можно заметить Wi-Fi-/Bluetooth-модуль и даже поддержку NFC.
Первый патент на микроконтроллер был выдан в 1971 году компании Texas Instruments. Инженеры этой компании предложили размещать на кристалле не только процессор, но и память с устройствами ввода/вывода.
На данный момент этот блок не поддерживается, но мы не забыли о нём! Наша команда уже занята его разработкой, он будет доступен в ближайшее время.
Несмотря на то, что всё необходимое для работы микроконтроллера в нём уже есть, иногда они используются в паре с внешними периферийными устройствами. К примеру, когда внутренней ПЗУ не хватает (или она попросту отсутствует), подключают внешнюю. Именно так сделали с микроконтроллерами серии ESP. У ESP8266 встроенной памяти нет вообще, а у ESP32 есть незначительные 448 КБ. Поэтому к ним в корпус (точнее под радиатор) помещается flash-память ёмкостью 1–16 МБ.
Знакомство с недорогим и функциональным микроконтроллером ESP8266: прошивка и пример использования
Тогда почему бы не сделать какой-нибудь портативный компьютер на основе микроконтроллера? Дело в том, что вычислительной мощности у МК чаще всего достаточно мало. Её хватает на управление например, системой полива, микроволновкой или же каким-нибудь станком.
Например, одна из мощных плат платформы Arduino — Due. Она находится под управлением 32-битного AVR-микроконтроллера AT91SAM3X8E. Его тактовая частота 84 МГц. Постоянной памяти тут 512 КБ, а оперативной — 96 КБ. МК имеет 54 цифровых GPIO (12 из которых с поддержкой ШИМ), 12 аналоговых входов и 2 аналоговых выхода (ЦАП). Тут так же присутствуют различные интерфейсы, такие как UART, SPI, I2C.
Не смотря на такие незначительные характеристики, микроконтроллеры очень популярны. Они используются там, где не требуется большой вычислительной мощности — робототехника, контроллеры теплиц, бытовая техника.
Микропроцессор
С микропроцессором (далее МП) дела обстоят немного иначе. Он содержит в себе арифметико-логическое устройство, блок синхронизации и управления, запоминающие устройство, регистры и шину. То есть МП содержит в себе только то, что непосредственно понадобится для выполнения арифметический и логических операций. Все остальные комплектующие (ОЗУ, ПЗУ, устройства ввода/вывода, интерфейсы) нужно подключать извне.
На данный момент этот блок не поддерживается, но мы не забыли о нём! Наша команда уже занята его разработкой, он будет доступен в ближайшее время.
Как работает процессор?
Первые микропроцессоры появились тоже в начале 70-х. Самым популярным на тот момент считался 4004. Это микропроцессор, разработанный компанией Intel и представленный 15 ноября 1971 года. Он имел внушающие на тот период характеристики:
- 2300 транзисторов;
- тактовая частота — 740 кГц;
- разрядность регистров и шины — 4 бита;
- техпроцесс — 10 мкм;
- площадь кристалла: — 12 мм².
К слову, 4004 был выполнен в обычном DIP-16 корпусе. Этот МП является самой популярной микросхемой для коллекционирования. Некоторые экземпляры продаются по 400 $ за штуку. Менее раритетные стоят около 250 $.
Уже через пару лет 8-битные МП позволили создавать первые бытовые микрокомпьютеры.
Естественно, тут преимуществом является то, что к МП можно на выбор подключать разную периферию с разными характеристиками (что не во всех случаях можно на МК). Второе основное отличие микропроцессора от микроконтроллера в том, что МП имеют больше вычислительной мощности. Их не имеет смысла ставить в микроволновки и «умные» лампочки. Микропроцессоры применяют там, где вычислительная мощность МК уже не справляется — игровые приставки, сложные вычислительные устройства и приборы, гаджеты.
Получается, чтобы обеспечить работоспособность микропроцессора, нужно подключить ему хотя бы минимальный набор периферии. Минусы:
- Размер — если в случае МК всё уже находится в одном корпусе, то минимальный набор элементов для работы МП занимает больше места.
- Цена — обычно, вся «сборка» комплектующих для МП выходит гораздо дороже «голых» микроконтроллеров.
- Производительность — микропроцессоры обладают большей производительностью, чем микроконтроллеры.
- Выбор — в случае МП у вас есть возможность подобрать комплектующие. Это позволит поставить более подходящую под ваши цели периферию.
Применение
Микроконтроллер обладает явной простотой: требуется меньше аппаратного обеспечения, с ним легче работать на программном уровне, да и стоимость начинается с копеек. Но эта простота касается и производительности. Как говорилось выше, микроконтроллер не способен обеспечить высокую производительность наравне с микропроцессорами. Микропроцессоры хоть и требуют внешней коммутации «железа» и относительно МК сложны в работе, но они уже спокойно могут применяться в более сложных устройствах.
Однако иногда в сети появляются умельцы, которые впихивают в микроконтроллер ESP32 DOOM и даже эмулятор NES-игр.
Поясним какое различие между микропроцессором и микроконтроллером.
Мы пребываем в неком замешательстве, когда нас спрашивают о различии между микропроцессорами и микроконтроллерами. Вроде бы одинаковые они, но это не так. Итак обсудим их и разберем основные различия.
Микроконтроллер
Это как маленький компьютер на одной микросхеме. Он содержит ядро процессора, ПЗУ, ОЗУ и порты ввода/вывода, которые отвечают за выполнение различных задач. Микроконтроллеры обычно используются в проектах и приложениях, которые требуют прямого управления пользователя. Так как он имеет все компоненты, необходимые в одном чипе, он не нуждается в каких-либо внешних цепей, чтобы сделать свою задачу, так микроконтроллеры часто используются во встраиваемых системах и основные микроконтроллеры производства компании делают их применение на рынке встраиваемых решений. Микроконтроллер можно назвать сердцем встроенных систем. Некоторые примеры популярных микроконтроллеров: 8051, АВР, серия pic.
Выше архитектуры 8051 микроконтроллера. И вы можете видеть все необходимые компоненты для небольшого проекта присутствуют в одном чипе.
Микропроцессор
Микропроцессор имеет только процессор внутри них в одной или нескольких интегральных схем. Как и микроконтроллеры не имеют оперативной памяти, ROM и другие периферийные устройства. Они зависят от внешних цепей периферийных устройств к работе. Но микропроцессоры делаются не для конкретной задачи, а они необходимы там, где задачи являются сложными и хитрыми, как Разработка программного обеспечения, игр и других приложений, требующих большого объема памяти и где вход и выход не определены. Его можно назвать сердцем компьютерной системы. Некоторые примеры являются микропроцессор Pentium, i3, и i5, и т. д.
Из этого образа архитектуры микропроцессоров можно легко увидеть, что это есть регистры и АЛУ в качестве устройства обработки и не имеет оперативной памяти, ПЗУ в нем.
Итак, в чем разница между микропроцессором и микроконтроллером?
1. Ключевым отличием в них является наличие внешнего периферийного устройства, в микроконтроллерах ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ встроенные в него, в случае микропроцессоров мы должны использовать внешние цепи.
2. Вся периферийного микроконтроллера собрана на одном кристалле она компактна, в то время как микропроцессор является громоздким.
3. Микроконтроллеры изготавливаются с использованием комплементарных металл-оксид-полупроводниковой технологии, поэтому они гораздо дешевле, чем микропроцессоры. Кроме того, заявления, что микроконтроллеры дешевле, потому что они нуждаются в меньших внешних компонентов, в то время как общая стоимость системы с микропроцессорами высокая из-за большого числа внешних компонентов, необходимых для таких устройств.
4. Скорость обработки данных микроконтроллеров составляет около 8 МГц до 50 МГц, но в отличие от скорости обработки из микропроцессоров выше 1 ГГц, поэтому они работают намного быстрее, чем микроконтроллеры.
5. Как правило, микроконтроллеры имеют энергосберегающие системы, как режим ожидания или режим экономии энергии, поэтому в целом он использует меньше энергии, а также с внешними компонентами используют низкое общее потребление мощности. В то время как в микропроцессорах, как правило, отсутствует система энергосбережения, а также многие внешние компоненты используются с ним, так что его энергопотребление высокое по сравнению с микроконтроллерами.
6. Микроконтроллеры являются компактными, поэтому этот параметр делает их выгодным и эффективным в системах для малых продуктов и приложений в то время как микропроцессоры являются громоздкими, поэтому они предпочтительны для больших изделий.
7. Задачи, выполняемые микроконтроллером ограничены и, как правило, менее сложные. Хотя задачи, выполняемые микропроцессорами являются: Разработка программного обеспечения, разработка игр, сайтов, оформление документов и т. д. которые, как правило, более сложные, поэтому требуют больше памяти и скорости, поэтому внешнее ПЗУ, ОЗУ используются с ним.
8. Микроконтроллеры основаны на Гарвардской архитектуре памяти программ и памяти данных, где находятся отдельные микропроцессоры, а основаны на фон Неймановской модели, где программы и данные хранятся в одной памяти модуля.