微处理器和微控制器之间的差异

在过去的二十年中，引入了一项名为“微处理器”的技术改变了我们观看，分析和控制我们周围世界的方式。第一个商业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，它在其开发和使用方面取得了惊人的成功。微处理器被认为是计算机架构和集成电路（IC）制造领域合并开发的产物。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开发中的副产品。负责开发微处理器的制造过程和编程技术也导致了微控制器的发展。

直到十年前，微控制器在技术社区和公众中都较不受欢迎，尽管电视，视频游戏，视频盒式录音机，电话，电梯等大多数消费电子产品包括它们。

在研究微处理器和微控制器或制表微控制器与微处理器之间的差异之前，让我们看看微处理器和微控制器的简要介绍。

微处理器

一个微处理器，早期通常被称为“计算机上的计算机”，是在单个集成电路（IC）上制造的通用中央处理单元（CPU），是一台完整的数字计算机（后来的微控制器被认为是更多的微控制器完整计算机的准确形式）。它是一个小但功能非常强大的电子大脑，以极快的速度运行，通常用于执行计算机程序的说明，以执行算术和逻辑操作，存储数据，系统控制，输入 /输出操作等根据说明。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复杂的机器，并根据应用程序使用一些额外的组件。微处理器的主要任务是接受数据作为输入设备的输入，然后根据说明处理此数据，并将这些指令的结果作为输出设备作为输出。微处理器是顺序逻辑设备的一个示例，因为它具有内部内存并使用它来存储指令。

英特尔于1971年11月发行了第一位商业微处理器，称为4004（四千 - 四个）。它是4位微处理器。

微处理器中有五个重要组成部分。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，但前三个被认为是重要组成部分。与这些的微处理器的框图基本组件如下所示。

微处理器的内部结构如下所示。

早期的微处理器使用了von Neumann架构，其中数据和说明（程序）存储在同一内存中。即使这种体系结构很简单，也有许多撤退。主要缺点之一是，指令和数据在共享单个数据总线的同时无法访问。这通常会降低设备的整体性能。后来，引入了哈佛体系结构，该体系结构利用单独的程序和单独的总线进行数据记忆，以便可以同时访问数据和说明。后来开发了修改后的哈佛体系结构，其中将访问程序内存，就像数据存储器一样。

有三个用于区分微处理器的基本特征。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，该编程主要由微处理器可以执行的指令组成。带宽表示单个指令中处理的最大位数。时钟速度给出。在说明中，处理器可以每秒执行。通常时钟速度为MHz（Mega Hertz）或GHZ（Giga Hertz）。通常，特征带宽和时钟速度在一起。这两种特征的值越高，处理器越强大。

指令集或指令集体系结构（ISA）在处理器的设计和功能中也起着重要作用。微处理器被归类为CISC（复杂指令集计算机）或RISC（减少指令集计算机）。

CISC架构由复杂，更大，具有更多计算能力等的完整指令组成。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。这些说明的执行时间很长。英特尔的X86是CISC架构的一个例子。
通过意识到，RISC架构是通过意识到的，而不是使用完整的说明，而是只有经常使用的说明就足够了。在此架构中，指令很小且高度优化。使用RISC处理器，如果指令的执行时间应更少，并且开发成本较小。手臂设备基于ARM架构，该架构是RISC的子集。

微控制器

开发微控制器的主要原因是要克服微处理器的唯一缺点。即使微处理器是功能强大的设备，它们也需要外部芯片，例如RAM，ROM，输入 /输出端口和其他组件，以设计完整的工作系统。这使得在经济上很难大规模开发计算机化的消费电器，因为系统成本很高。微控制器是实际上适合配置文件“计算机 - 芯片”的设备，因为它由主处理单元或处理器以及其他一些使其成为完整计算机所需的组件组成。典型的微控制器IC上存在的组件是CPU，内存，输入 /输出端口和计时器。第一个微控制器是由Texas Instruments于1971年开发的，称为TMS 1000。1974年可用于商业用途。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。通过微控制器的开发使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与微处理器的开发过程相似。

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。微控制器可以根据总线宽度分类为8 - 位，16位或32位。较高的巴士宽度通常会导致更好的性能。微控制器可以根据其内存结构分为两种类型：嵌入式内存和外部内存。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了IC中。尽管外部存储器微控制器没有嵌入的程序内存，并且需要相同的外部芯片。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.

下表是微处理器和微控制器之间的一些差异。

微处理器	微控制器
微处理器将中央处理单元（CPU）的功能吸收到单个积分电路（IC）上。	微控制器可以被视为具有处理器和其他一些组件的小型计算机，以使其成为计算机。
微处理器主要用于设计从超级计算机等小型到大型系统的通用系统。	微控制器用于自动控制的设备。
微处理器是个人计算机的基本组件。	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，计算能力较小。通常用于更简单的任务。
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极少的任务。
微处理器已经集成了数学协处理器。涉及浮点的复杂数学计算可以轻松执行。	微控制器没有数学协处理器。他们使用软件执行浮点计算，从而减慢设备。
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。	除了执行获取，解码和执行的任务外，微控制器还根据指令周期的输出来控制其环境。
为了构建或设计系统（计算机），微处理器必须外部连接到其他一些组件，例如内存（RAM和ROM）和输入 /输出端口。	微控制器的IC在其上具有内存（RAM和ROM）以及其他一些组件以及I / O设备和计时器等其他组件。
使用微处理器构建的系统的总成本很高。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小，因为所有组件都可以使用。
通常，由于外部设备，功耗和耗散很高。因此，它需要外部冷却系统。	功耗少。
时钟频率通常很高，通常按Giga Hertz顺序。	时钟频率通常按Mega Hertz的顺序少。
指导吞吐量比中断延迟更高。	相反，微控制器旨在优化中断延迟。
有点操纵说明	位操作在微控制器中具有功能强大且广泛使用的功能。他们有许多操纵说明。
通常，微处理器不用于实时系统，因为它们严重依赖其他几个组件。	微控制器用于处理实时任务，因为它们是单个编程，自给自足和以任务为导向的设备。

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。两种技术都在应用中具有独特的使用方式。