Sử khác biệt giữa MPU và mcu

22 Tuesday Apr 2014

Vi điều khiển (MCU – Micro Controller Unit) và vi xử lý (MPU – Micro Processor Unit) là hai khái niệm cơ bản trong lĩnh vực điện tử, trong đó:

Vi xử lý là một linh kiện điện tử được chế tạo từ các transistor (PMOS và NMOS) tích hợp với nhau trên các vi mạch. VD: Các khối xử lý trung tâm (CPU – Center Processing Unit) trong các hệ thống máy tính.

Vi điều khiển là một hệ thống gồm vi xử lý (CPU), bộ nhớ (ROM, RAM), mạch phối ghép vào ra (I/O), bộ đếm/bộ định thời (Timer), ngắt, …

Chúng được sử dụng trong các mục đích và các trường hợp khác nhau:

– Các vi điều khiển thường được sử dụng nhiều trong các mạch điển tử với các ứng dụng khác nhau, thường là chức năng điều khiển. MCU thường được dùng trong những hệ thống đòi hỏi về tốc độ không quá cáo như trong  Robot, máy giặt, đồ chơi điển tử trẻ em, … Thường thì tốc độ xử lý trong các MCU (như PIC, ARM) thường chỉ là < 100 MHz

– Các vi xử lý thì khác, chúng chỉ thực hiện những nhiệm vụ cụ thể, yêu cầu tốc độ xử lý cao như các CPU trong máy tính Laptop, Desktop (Tốc độ thường yêu cầu ở mức GHz)

Như vậy, có thể phân biệt giữa MCU và MPU như sau:

Vi điều khiển là một hệ vi xử lý hoàn chỉnh, chứa vi xử lý và các thành phần khác như bộ nhớ, thiết bị ngoại vi, bộ định thời, …

Sử khác biệt giữa MPU và mcu

Microprocessor vs Microcontroller, thường ở các trường học và đại học, chúng ta khó nhận ra sự khác biệt giữa vi điều khiển và vi xử lý.

Hai thuật ngữ phức tạp này là linh hồn và cốt lõi của điện tử lập trình. ELE Times luôn hiểu sự cần thiết và tầm quan trọng của việc có một kiến ​​thức vững vàng về các nguyên tắc cơ bản của điện tử. Do đó, chúng tôi đã cố gắng giải thích cho người đọc hiểu chính xác thế nào là vi điều khiển và vi xử lý.

Ba điểm khác biệt chính giữa vi điều khiển và vi xử lý

  • Chi phí: Nói chung, vi điều khiển có giá thấp hơn vi xử lý. Bộ vi xử lý thường được sản xuất để sử dụng cho các thiết bị đắt tiền hơn. Chúng cũng phức tạp hơn đáng kể, vì chúng được dùng để thực hiện nhiều tác vụ tính toán khác nhau trong khi bộ vi điều khiển thường thực hiện một chức năng chuyên dụng. Với bộ vi điều khiển, các kỹ sư viết và biên dịch mã dành cho ứng dụng cụ thể và tải nó lên bộ vi điều khiển, bên trong chứa tất cả các tính năng và thành phần tính toán cần thiết để thực thi mã.
  • Tốc độ: Khi nói đến tốc độ đồng hồ, có một sự khác biệt đáng kể. Điều này liên quan trở lại ý tưởng rằng bộ vi điều khiển dùng để xử lý một tác vụ hoặc ứng dụng cụ thể, trong khi bộ vi xử lý dành cho các tác vụ tính toán phức tạp hơn, mạnh mẽ hơn và không thể đoán trước được. Điều đó có nghĩa là chỉ sử dụng tốc độ và sức mạnh phù hợp để hoàn thành công việc - không hơn không kém. Do đó, nhiều bộ vi xử lý có tốc độ xung nhịp lên đến 4 GHz trong khi bộ vi điều khiển có thể hoạt động với tốc độ chậm hơn nhiều, từ 200 MHz trở xuống.
  • Công suất tiêu thụ: Một trong những ưu điểm chính liên quan đến vi điều khiển là tiêu thụ điện năng thấp. Bộ xử lý máy tính thực hiện một tác vụ chuyên dụng đòi hỏi tốc độ thấp hơn và do đó ít năng lượng hơn bộ xử lý có khả năng tính toán mạnh mẽ. Tiêu thụ điện năng đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế triển khai: một bộ xử lý tiêu thụ nhiều điện năng có thể cần được cắm hoặc hỗ trợ bởi nguồn điện bên ngoài, trong khi một bộ xử lý tiêu thụ điện năng hạn chế có thể được cấp nguồn trong thời gian dài chỉ bởi ắc quy.

Vi điều khiển là gì?

Sử khác biệt giữa MPU và mcu
Cấu trúc của vi điều khiển

Bộ vi điều khiển (đôi khi được gọi là MCU hoặc Bộ vi điều khiển) là một bộ tích hợp duy nhất mạch (IC) thường được sử dụng cho một ứng dụng cụ thể và được thiết kế để triển khai các tác vụ nhất định. Các sản phẩm và thiết bị phải được điều khiển tự động trong một số tình huống nhất định, như thiết bị, dụng cụ điện, hệ thống điều khiển động cơ ô tô và máy tính là những ví dụ tuyệt vời, nhưng bộ vi điều khiển còn vươn xa hơn nhiều so với những ứng dụng này.

Về cơ bản, một bộ vi điều khiển thu thập dữ liệu đầu vào, xử lý thông tin này và đưa ra một hành động nhất định dựa trên thông tin thu thập được. Vi điều khiển thường hoạt động ở tốc độ thấp hơn, khoảng từ 1MHz đến 200 MHz và cần được thiết kế để tiêu thụ ít điện năng hơn vì chúng được nhúng bên trong các thiết bị khác có thể có mức tiêu thụ điện năng lớn hơn ở các khu vực khác.

Vi xử lý là gì?

Sử khác biệt giữa MPU và mcu
Cấu trúc của bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý là một thành phần điện tử được máy tính sử dụng để thực hiện công việc của nó. Nó là một đơn vị xử lý trung tâm trên một chip mạch tích hợp duy nhất chứa hàng triệu thành phần rất nhỏ bao gồm bóng bán dẫn, điện trở và điốt hoạt động cùng nhau. Một số bộ vi xử lý trong thế kỷ 20 yêu cầu một số chip. Bộ vi xử lý giúp làm mọi thứ từ điều khiển thang máy đến tìm kiếm trên Web. Mọi thứ máy tính thực hiện đều được mô tả bằng các hướng dẫn của các chương trình máy tính và bộ vi xử lý thực hiện các lệnh này hàng triệu lần một giây.

Sự khác biệt cơ bản

Bộ vi xử lý

vi điều khiển

Bộ vi xử lý đóng vai trò là trái tim của hệ thống máy tính. Bộ vi điều khiển đóng vai trò là trái tim của hệ thống nhúng.
Nó là một bộ xử lý trong đó bộ nhớ và thành phần đầu ra I / O được kết nối với bên ngoài. Nó là một thiết bị điều khiển trong đó bộ nhớ và thành phần đầu ra I / O hiện diện bên trong.
Vì bộ nhớ và đầu ra I / O phải được kết nối bên ngoài. Do đó mạch phức tạp hơn. Vì bộ nhớ trên chip và thành phần đầu ra I / O có sẵn. Do đó mạch ít phức tạp hơn.
Nó không thể được sử dụng trong một hệ thống nhỏ gọn. Do đó vi xử lý hoạt động kém hiệu quả. Nó có thể được sử dụng trong một hệ thống nhỏ gọn. Do đó vi điều khiển hoạt động hiệu quả hơn.
Bộ vi xử lý có ít thanh ghi hơn. Do đó hầu hết các hoạt động đều dựa trên bộ nhớ. Bộ vi điều khiển có nhiều thanh ghi hơn. Do đó một chương trình dễ viết hơn.
Bộ vi xử lý có cờ trạng thái không. Một bộ vi điều khiển không có cờ số không.
Nó chủ yếu được sử dụng trong máy tính cá nhân. Nó chủ yếu được sử dụng trong máy giặt, máy điều hòa không khí, v.v.

Hãy phát hiện ra sự khác biệt về kỹ thuật 

Bộ vi xử lý

vi điều khiển

Sử khác biệt giữa MPU và mcu
Sử khác biệt giữa MPU và mcu
Bộ vi xử lý đồng hóa chức năng của một đơn vị xử lý trung tâm (CPU) với một mạch tích hợp (IC) duy nhất. Vi điều khiển có thể được coi là một máy tính nhỏ có bộ xử lý và một số thành phần khác để biến nó thành một máy tính.
Bộ vi xử lý chủ yếu được sử dụng trong việc thiết kế các hệ thống đa năng từ nhỏ đến lớn và các hệ thống phức tạp như siêu máy tính. Bộ vi điều khiển được sử dụng trong các thiết bị được điều khiển tự động.
Bộ vi xử lý là thành phần cơ bản của máy tính cá nhân. Bộ vi điều khiển thường được sử dụng trong các hệ thống nhúng
Khả năng tính toán của bộ vi xử lý rất cao. Do đó có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Khả năng tính toán kém hơn khi so sánh với bộ vi xử lý. Thường được sử dụng cho các công việc đơn giản hơn.
Một hệ thống dựa trên bộ vi xử lý có thể thực hiện nhiều tác vụ. Một hệ thống dựa trên vi điều khiển có thể thực hiện một hoặc rất ít tác vụ.
Bộ vi xử lý đã tích hợp Bộ đồng xử lý Toán học. Các phép tính toán học phức tạp liên quan đến dấu chấm động có thể được thực hiện một cách dễ dàng. Bộ vi điều khiển không có bộ đồng xử lý toán học. Họ sử dụng phần mềm để thực hiện các phép tính dấu phẩy động làm chậm thiết bị.
Nhiệm vụ chính của bộ vi xử lý là thực hiện lặp đi lặp lại chu trình lệnh. Điều này bao gồm tìm nạp, giải mã và thực thi. Ngoài việc thực hiện các nhiệm vụ tìm nạp, giải mã và thực thi, một bộ vi điều khiển cũng kiểm soát môi trường của nó dựa trên đầu ra của chu trình lệnh.
Để xây dựng hoặc thiết kế một hệ thống (máy tính), bộ vi xử lý phải được kết nối bên ngoài với một số thành phần khác như Bộ nhớ (RAM và ROM) và các cổng Đầu vào / Đầu ra. IC của vi điều khiển có bộ nhớ (cả RAM và ROM) được tích hợp vào nó cùng với một số thành phần khác như thiết bị I / O và bộ định thời.
Chi phí tổng thể của một hệ thống được xây dựng bằng bộ vi xử lý là cao. Điều này là do yêu cầu của các thành phần bên ngoài. Chi phí của một hệ thống được xây dựng bằng vi điều khiển sẽ ít hơn vì tất cả các thành phần đều có sẵn.
Nói chung, điện năng tiêu thụ và tiêu hao cao do các thiết bị bên ngoài. Do đó, nó yêu cầu một hệ thống làm mát bên ngoài. Tiêu thụ điện năng ít hơn.
Tần số đồng hồ rất cao thường theo thứ tự Giga Hertz. Tần số đồng hồ thường ít hơn theo thứ tự MegaHertz.
Thông lượng lệnh được ưu tiên cao hơn độ trễ ngắt. Ngược lại, vi điều khiển được thiết kế để tối ưu hóa độ trễ ngắt.
Có một vài hướng dẫn thao tác Thao tác bit là tính năng mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi trong vi điều khiển. Họ có nhiều hướng dẫn thao tác bit.
Nói chung, bộ vi xử lý không được sử dụng trong các hệ thống thời gian thực vì chúng phụ thuộc nhiều vào một số thành phần khác. Bộ vi điều khiển được sử dụng để xử lý các tác vụ thời gian thực vì chúng là các thiết bị được lập trình duy nhất, tự cung cấp và hướng tác vụ.

Cuối cùng, vi điều khiển và vi xử lý là những cách khác nhau để tổ chức và tối ưu hóa hệ thống máy tính dựa trên CPU. Trong khi một bộ vi điều khiển đặt CPU và tất cả các thiết bị ngoại vi vào cùng một con chip, thì một bộ vi xử lý chứa một CPU mạnh hơn trên một con chip duy nhất kết nối với các thiết bị ngoại vi bên ngoài. Bộ vi điều khiển được tối ưu hóa để thực hiện một ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp - lý tưởng cho các hệ thống nhúng - trong khi bộ vi xử lý hữu ích hơn cho các ứng dụng tính toán chung đòi hỏi các hoạt động tính toán phức tạp và linh hoạt hơn.