車載開發之MCU與MPU的差別

MCU與MPU

• 概述
• 不同點
• • CPU架構
  • 指令集

概述

兩者都是配備CPU(Central Processing Unit)進行運算處理的半導體器件(在本文中統稱為微型計算機)。

通常，MCU(微控制器單元)是通用的，而面向多機能和高性能時則采用MPU(微處理器單元)。

不同點

項目	MCU	MPU
運算bit數	主流8～32bit	最低32bit，主流64bit
工作頻率	數兆到數百兆赫	主流是從幾百兆赫到幾千兆赫
架構	流水線系統或随機邏輯系統是主流(但有些是超級标量的)	超級标量方式是主流
記憶體管理	可以有些外置記憶體，但主記憶體是内置的，有些内置緩存和MMC單元	外部記憶體是主流，有些内置緩存和MMC單元
指令集	基本算術運算，僅邏輯運算	除了基本算術運算、邏輯運算之外，還包括DSP指令和浮動少數點指令
價格	低	高
例子	ARM Cortex-M，(針對小面積/低功率控制器應用而開發的)	ARM Cortex-A，(是以面向高性能應用程式的處理器為理念開發的)

CPU架構

架構有RISC或CISC的不同之處，但MCU的内部配置主要采用管道或随機邏輯方案。MPU主要采用超級标量。

CISC、RISC是指指令集架構的設計方法。更簡單地說，它代表了指令方式的不同。CISC是Complex Instruction Set Computer，RISC是Reduce Instruction Set Computer的縮寫。CISC可以翻譯為“複雜指令集計算機”，RISC可以翻譯為“縮小指令集計算機”。複雜指令是指一個指令執行一系列複雜處理的方式。CISC是一種通過盡可能少的指令來完成各種處理來提高微型計算機性能的計算方法。相反，縮小指令是一個指令隻進行簡單處理的指令。但是，每一個簡單的指令，一個一個的指令将被快速執行。RISC是一種通過快速執行多個縮小指令來提高微型計算機的總性能的計算方法。CISC和RISC有各自的優點和缺點，最好根據用途/目的進行選擇。

指令集

MCU的指令集是一般四則運算和邏輯運算的主要運算指令，而MPU還增加了浮點運算和DSP運算。通過浮點運算和DSP運算，可以在短時間内處理工程上多位數的運算和複雜的積和運算等。但是，相應地，内部的硬體就會變得複雜。

如果MCU的指令集不支援浮點運算、DSP運算，則不會發生這種情況，其中也有支援浮點運算、DSP運算的MCU。例如，ARM公司的Cortex-M4和Cortex-M7系列既支援浮點運算，也支援DSP運算，Cortex-M7支援雙精度浮點運算。

浮點運算在軟體中也是可行的，但如果安裝了專用硬體浮點運算單元(FPU)，則可以進行高速處理。FPU允許您無限處理“實數”(C語言float類型)，進而支援進階應用程式。例如，在汽車領域，動力傳動系統、ABS、牽引控制等。它還用于數位家電、遊戲等3D圖像處理、雷射列印機、數位相機等圖像處理。在工業裝置領域用于電源控制等。

DSP(數字信号處理器)是專為在短時間内執行大量複雜操作的應用而設計的電腦。具體應用包括語音處理、圖像處理、信号調制/解調、快速傅立葉變換和數字濾波器。微型計算機也有可以進行高速處理的産品，但畢竟是通用産品，是以如果想高速處理複雜的運算，DSP就很友善了。