Jaka jest różnica między mikroprocesorem a mikrokontrolerem?

Mikroprocesory, mikrokontrolery i układy scalone (IC) to elementy składowe wszystkich urządzeń elektronicznych. Mówi się również, że są sercem i duszą przemysłu elektronicznego. Urządzenia te mogą brzmieć podobnie, ale różnią się właściwościami i funkcjami. Często ludzie nie rozumieją różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem. Zamieszanie nie kończy się tutaj; Innym tematem dyskusji jest różnica między mikroprocesorem a procesorem. W tym artykule zobaczymy porównanie mikroprocesora i mikrokontrolera oraz szczegółowe wyjaśnienie wszystkich tych terminów. Dowiesz się również szczegółowo porównania lub różnicy między układem scalonym a mikroprocesorem. Przeczytaj ten przewodnik, aby lepiej zrozumieć, jak różnią się od siebie.

Spis treści:

Jaka jest różnica między mikroprocesorem a mikrokontrolerem?

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się wszystkiego o porównaniu i różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem.

Co to jest mikroprocesor?

Zanim poznamy różnicę między mikroprocesorem a mikrokontrolerem, zapoznajmy się z mikroprocesorami. Mikroprocesor to chip, o którym mówi się, że jest mózgiem komputera. Nazywany jest również jednostką centralną (CPU). Ten pojedynczy chip może przetwarzać wszystkie logiczne i obliczeniowe informacje, takie jak dodawanie/odejmowanie, zarządzanie we/wy i wiele innych. Kontroluje wszystkie komponenty systemu, takie jak USB, urządzenia I/O, monitory, pamięć itp. Aby wykonać instrukcje podane przez użytkowników, pobiera dane, dekoduje je z języka wysokiego poziomu na język maszynowy, a następnie wykonuje podane instrukcje.

Jakie są elementy mikroprocesora?

Mikroprocesor składa się z następujących elementów służących do wykonywania podanych instrukcji:

Rejestry: Jest to miejsce tymczasowego przechowywania wykonania danej instrukcji. Po wykonaniu dane są przesyłane do źródła i usuwane z rejestrów.
Jednostka arytmetyczna i logiczna: Wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne, takie jak obliczenia matematyczne.
Jednostka czasowa i sterująca: Zapewnia, że wszystkie wewnętrzne i zewnętrzne komponenty współpracują ze sobą w odpowiednim czasie i kolejności.

Jak działa mikroprocesor?

Mikroprocesor to samodzielny układ scalony połączony z zewnętrznymi urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak urządzenia we/wy i jednostki pamięci, w celu wykonania określonego zestawu instrukcji.

Urządzenie wejściowe do przekazywania informacji od użytkownika do jednostki pamięci.
Pamięć do przechowywania informacji i wykonywania wymaganej funkcji.
Urządzenia wyjściowe do wyświetlania wyników.

Zdjęcie autorstwa Christiana Wiedigera na Unsplash

Jakie są rodzaje mikroprocesorów?

Mikroprocesory są podzielone na trzy typy na podstawie:

1. Rozmiar magistrali danych

W zależności od wielkości szyny danych mikroprocesor dzieli się na następujące typy:

4-bitowy: Te procesory mają ścieżkę danych o szerokości 4 bitów. Weszły do użytku na początku lat siedemdziesiątych. Przykładami tego procesora są INTEL 4004 i 4040.
8-bitowe: są to procesory zdolne do jednoczesnego przesyłania 8-bitowych danych. Przykładem tego procesora jest INTEL 8085.
16-bitowe: są to procesory zdolne do jednoczesnego przesyłania 16-bitowych danych. Przykładami takich procesorów są INTEL 8088 i 80286.
32-bitowe: Te procesory mogą przesyłać 32-bitowe dane na cykl zegara. Przykładami tych procesorów są INTEL 80386, 80486 i Pentium.

2. Aplikacja

Na podstawie zastosowania procesora dzieli się go na następujące typy:

Procesory ogólnego przeznaczenia (GPP): Procesory ogólnego przeznaczenia (GPP) są przeznaczone do typowych codziennych zastosowań. Na przykład komputery stacjonarne, telefony komórkowe, INTEL 8085 i Pentium.
Mikrokontrolery (MCU): Mikrokontrolery (MCU) to procesory z wbudowaną pamięcią i urządzeniami peryferyjnymi we/wy zaprojektowanymi do wykonywania określonego zestawu funkcji. Na przykład INTEL 8051, pralki, drukarki komputerowe itp.
Mikroprocesor specjalnego przeznaczenia (SPM): Mikroprocesor specjalnego przeznaczenia (SPM) jest przeznaczony do obsługi określonej operacji wymaganej przez aplikację. Na przykład cyfrowy proces sygnału, radar i lot.

Czytaj dalej, aby poznać porównanie lub różnicę między mikroprocesorem a mikrokontrolerem.

3. Architektura

Komputer ze złożonym zestawem instrukcji (CISC): Jak sama nazwa wskazuje, komputer ze złożonym zestawem instrukcji (CISC) używa minimalnej liczby instrukcji na program. Jedno polecenie wykonuje wszystkie funkcje, takie jak ładowanie, ocenianie i przechowywanie. W związku z tym proces jest złożony. Nie uwzględnia liczby cykli na polecenie. Jego głównym celem jest budowanie złożonych poleceń bezpośrednio na sprzęcie. Procesory INTEL i AMD są oparte na funkcjach CISC.
Komputer o zredukowanym zestawie instrukcji (RISC): Komputer o zredukowanym zestawie instrukcji (RISC) został zaprojektowany jako reakcja na CISC w połowie 1980 roku, aby zminimalizować czas działania poprzez skrócenie zestawu instrukcji komputera. Każde polecenie potrzebuje tylko jednego cyklu zegara, aby wykonać przypisane instrukcje. Wymaga to pamięci RAM do przechowywania większej liczby instrukcji, a kompilator do wydajniejszej konwersji poleceń języka wysokiego poziomu na kod binarny. Kilka przykładów to MIPS, PowerPC, procesory ramienia itp.

Jakie są zalety mikroprocesorów?

Oto lista wszystkich zalet mikroprocesora:

Opłacalne
Wbudowana sztuczna inteligencja (AI) i graficzny interfejs użytkownika (GUI)
Przenośny i szybki
Kompaktowy rozmiar
Wszechstronny i niezawodny
Niskie zużycie energii i wytwarzanie ciepła

Jakie są wady mikroprocesorów?

Oto wady mikroprocesora:

Wymagaj języka binarnego
Nie obsługuje operacji zmiennoprzecinkowych
Rozmiar danych
Niemożność funkcjonowania bez zewnętrznych urządzeń wspierających
Ulegnie uszkodzeniu przy niewłaściwym zasilaniu
Powolne procesory jednordzeniowe

Jakie są zalety i wady mikroprocesorów?

Poniżej wymieniono kilka zalet i wad mikroprocesora:

Plusy:

Szybko przenosi dane do różnych lokalizacji
Używany do celów ogólnych
Zdolny do wykonywania kilku zadań jednocześnie

Cons:

Kosztowny
Ogromny rozmiar
Nie ma dołączonej pamięci RAM, ROM ani we/wy

Czytaj dalej ten artykuł do końca, aby poznać porównanie lub różnicę między układem scalonym a mikroprocesorem oraz między układem scalonym a mikroprocesorem.

Co to jest mikrokontroler i jak to działa?

W ramach poznania różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem poinformuj nas o mikrokontrolerach. Mikrokontroler to zintegrowane elektroniczne urządzenie do chronicznego przetwarzania danych, zaprojektowane do wykonywania określonej funkcji w systemie wbudowanym. Jest również określany jako jednostka mikrokontrolera lub MCU. Mikrokontroler zawiera trzy główne elementy w jednym układzie scalonym: mikroprocesor, moduł pamięci oraz urządzenia peryferyjne wejścia i wyjścia. Działają one za pomocą urządzeń wspierających, takich jak zegary, konwertery analogowo-cyfrowe, wejścia i wyjścia szeregowe oraz wspólne linie zwane magistralą systemową.

Zasada działania:

Pojedynczy układ mikrokontrolera wbudowany w system zapewnia wykonanie określonej funkcji w urządzeniu. Proces ten obejmuje odbieranie i wykonywanie danych z wejściowych i wyjściowych urządzeń peryferyjnych za pomocą mikroprocesora. Mikrokontroler otrzymuje informację tymczasową w swojej pamięci danych, gdzie procesor uzyskuje dostęp do informacji i wykorzystuje podane instrukcje z pamięci programu do wykonania operacji. Następnie używa wyjściowych urządzeń peryferyjnych do wykonania wymaganej akcji.

Zdjęcie: Vishnu Mohanan na Unsplash

Jakie są podstawowe elementy systemu mikrokontrolera?

Główne elementy mikrokontrolera to:

Mikroprocesor: Jest to pojedynczy układ scalony nazywany mózgiem urządzenia. Wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne, takie jak dodawanie/odejmowanie, przesyłanie danych, operacje we/wy i wiele innych. Umożliwia również operacje, które pomagają w przekazywaniu instrukcji innym komponentom w większym zintegrowanym systemie.
Pamięć: Jest to część używana jako miejsce przechowywania danych, której procesor używa do wykonywania podanych instrukcji.
Peryferia I/O: Porty wejściowe służą do odbierania danych i wysyłania ich do procesora w postaci języka maszynowego. Procesor wykonuje niezbędne operacje i instruuje urządzenie wyjściowe znajdujące się poza mikrokontrolerem w celu wykonania zadania.

Ile jest rodzajów mikrokontrolerów?

Mikrokontrolery są podzielone na różne typy według:

1. Szerokość

Szerokość magistrali odnosi się do równoległych linii, które łączą wewnętrzne elementy mikrokontrolera. Jego podstawową funkcją jest przesyłanie danych między procesorem, modułem pamięci i urządzeniami peryferyjnymi we/wy. Istnieją trzy typy magistral: magistrala danych, magistrala adresowa i magistrala sterowania. Ponadto dzieli się na trzy typy mikrokontrolerów 8-bitowych, 16-bitowych i 32-bitowych.

8-bitowy mikrokontroler: 8-bitowy mikrokontroler składa się z szyny o szerokości 8 bitów. Oznacza to, że w jednym cyklu może wykonywać tylko operacje działające na 8-bitach. Dlatego, gdy wykonywana jest operacja 16-bitowa, wykonanie wyników, które są zwykłymi obliczeniami matematycznymi, zajmuje dwa razy więcej czasu. Przykładami 8-bitowego mikrokontrolera są INTEL 8031/8051.
16-bitowy mikrokontroler: 16-bitowy mikrokontroler składa się z szyny o szerokości 16 bitów. Mówi się, że jest bardziej wydajny i szybszy niż 8-bitowy mikrokontroler, ponieważ może przesyłać i przetwarzać 16-bitowe dane w jednym cyklu. Zapewnia najbardziej precyzyjne operacje dla aplikacji, które wymagają funkcji timera. Na przykład INTEL 8051XA, PIC2X, INTEL 8096 itp.
32-bitowy mikrokontroler: 32-bitowy mikrokontroler składa się z szyny o szerokości 32 bitów. Jego możliwości wydajności są lepsze niż jakikolwiek inny mikrokontroler. Chociaż jego zużycie energii i koszt są wyższe, jego dokładna zdolność operacyjna sprawia, że jest to opłacalne. Obsługuje wiele urządzeń peryferyjnych, takich jak USB, Ethernet, magistrala sieci obszaru sterowania itp. Przykładem 32-bitowego mikrokontrolera jest rodzina INTEL/ATMEL 251.

W dalszej części artykułu poznasz porównanie mikroprocesora z mikrokontrolerem.

2. Pamięć

Na podstawie pamięci mikrokontroler dzieli się na dwa typy:

Wbudowany mikrokontroler pamięci: Wbudowany mikrokontroler pamięci składa się ze wszystkich komponentów osadzonych razem w jednym układzie scalonym. Komponenty te obejmują pamięć danych i programów, przerwania, liczniki czasu, liczniki itp. Chociaż bloki pamięci w mikrokontrolerach nie są rozszerzalne, pamięć ROM można wykorzystać do rozszerzenia jego miejsca.
Mikrokontroler pamięci zewnętrznej: Mikrokontroler pamięci zewnętrznej nie ma wbudowanego bloku pamięci. Do działania wymaga wsparcia pamięci zewnętrznej. Na przykład INTEL 8031 nie ma dołączonego układu pamięci.

3. Architektura zestawu instrukcji

Zgodnie z architekturą zestawu instrukcji mikrokontroler dzieli się na dwa typy:

Komputer złożonego zestawu rozkazów (CISC): Komputer złożonego zestawu rozkazów (CISC) to mikrokontroler przeznaczony tylko do wykonywania jednej złożonej instrukcji. Wykonuje różne akcje za pomocą jednego polecenia. Jest to kompaktowy program, który używa dużych instrukcji i wielu trybów adresowania. Wykonanie podanych instrukcji zajmuje dużo czasu.
Komputer o ograniczonej liczbie instrukcji (RISC): Komputer o ograniczonej liczbie instrukcji (RISC) to mikrokontroler, który został opracowany w odpowiedzi na system CISC. Umożliwia przetwarzanie prostszych instrukcji. Wykonuje jedną daną instrukcję na raz.

Czytaj dalej, aby zrozumieć porównanie lub różnicę między mikroprocesorem a mikrokontrolerem.

4. Architektura mikrokontrolera

Na podstawie architektury mikrokontrolera mikrokontroler dzieli się na dwa typy:

Mikrokontroler architektury Harvarda: Mikrokontroler architektury Harvarda ma dwa różne interfejsy pamięci: jeden dla danych/zmiennych, a drugi dla programów/instrukcji. Jego cechą sprzedażową jest równoległość interfejsu instrukcji. Jest drogi ze względu na swój wyrafinowany design.
Mikrokontroler architektury Von Neumann/Princeton: Mikrokontroler architektury Von Neumann/Princeton wykorzystuje pojedynczy interfejs do przechowywania zarówno danych, jak i instrukcji. Chociaż wykonanie instrukcji zajmuje trochę czasu, jest opłacalne i wygodne.

Jakie są zalety i wady mikrokontrolerów?

Lista wszystkich zalet mikroprocesora znajduje się poniżej:

Działa jak mikrokomputer bez żadnych części cyfrowych
Łatwy w użyciu i utrzymaniu
Ekonomiczny i kompaktowy
Wykonuje podane instrukcje szybciej
Zegar cyklu instrukcji
Obsługuje dodawanie pamięci RAM, ROM i urządzeń peryferyjnych we/wy

Lista wszystkich wad mikroprocesora wymieniono poniżej:

Złożona architektura
Niezdolność do obsługi urządzeń o dużej mocy z powodu niskiej prędkości
Wykonuje jednocześnie ograniczoną liczbę funkcji
Stosowany w mikro sprzęcie, który jest trudny w obsłudze
Nie wszystkie mikrokontrolery mają urządzenia peryferyjne I/O
Składa się z komplementarnego półprzewodnika z tlenku metalu i jest podatny na uszkodzenia przez ładunek statyczny

Jakie są zalety i wady mikrokontrolerów?

Poniżej wymieniono kilka zalet i wad mikrokontrolerów:

Plusy:

Działa na przechowywanych urządzeniach zasilających
Mniejsze zużycie energii
Znajduje się w regularnie używanych urządzeniach

Cons:

Wymaga przeszkolenia osoby, ponieważ jest przeznaczony do określonego celu
Nie mogą uzyskać dostępu do pamięci programu

Przejdźmy teraz do porównania lub różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem oraz między układem scalonym a mikroprocesorem.

Jaka jest różnica między mikroprocesorem a mikrokontrolerem?

Po zrozumieniu mikroprocesora i mikrokontrolera oraz ich właściwości przyjrzyjmy się porównaniu lub różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem.

Mikroprocesor
Mikrokontroler
Główna część systemu komputerowego

Część systemu wbudowanego

Składa się tylko z jednostki pamięci. Dlatego wymagana jest dodatkowa pamięć i porty I/O
Składa się z procesora oprócz pamięci wewnętrznej i elementów we/wy
Obwód jest duży ze względu na dodanie elementów zewnętrznych
Obwód jest mniejszy ze względu na dostępne wewnętrznie komponenty
Nie może być stosowany w systemach kompaktowych ze względu na jego nieefektywność

Może być stosowany w systemach kompaktowych, ponieważ jest wydajny

Koszt całego systemu jest wysoki

Koszt całego systemu jest niski

Jego zużycie energii jest wysokie, więc nie może działać na przechowywanych urządzeniach mocy
Ma niski pobór mocy. W związku z tym działa na zmagazynowanych bateriach mocy
Nie masz trybu oszczędzania energii

Mają tryby zmniejszania zużycia energii zwane trybem bezczynności lub oszczędzania energii
Jest używany tylko na komputerach osobistych

Jest szeroko stosowany w pralkach, odtwarzaczach mp3, kalkulatorach, samochodach

Opiera się na architekturze von Neumanna

Opiera się na architekturze Harvarda

Działa powoli, ponieważ każda operacja wymaga komunikacji z komponentami zewnętrznymi
Działa szybciej, ponieważ komunikacja jest szybka dzięki komponentom obecnym wewnętrznie
Jest złożony, z dużą liczbą instrukcji
To proste z kilkoma instrukcjami
Jest używany do zastosowań ogólnych

Jest używany do systemów specyficznych dla aplikacji

Nie ma pamięci RAM, ROM i innych urządzeń peryferyjnych I/O

Ma procesor, pamięć RAM, ROM i inne urządzenia peryferyjne wbudowane w chip
Systemy działają z bardzo dużą prędkością

Systemy działają do 200 MHz lub więcej w zależności od obwodu
Ma mniejszą liczbę rejestrów, więc operacje są oparte na pamięci
Ma więcej rejestrów, co ułatwia pisanie programów
Przykłady: INTEL 8085 I 8086

Przykłady: Altera, INTEL, NEC, Panasonic itp.

Dzięki temu porównaniu mikroprocesora i mikrokontrolera jasne jest, że mikroprocesor jest częścią mikrokontrolera z dodatkową pamięcią, portem I/O i innymi urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak zegary, liczniki, przetworniki analogowo-cyfrowe i inne. Jak czytamy, mikroprocesor nazywany jest również jednostką centralną (CPU). Z pewnością to znacznie więcej niż sam procesor. Kontynuując czytanie, natkniesz się na szczegółowo opisaną różnicę między układem scalonym a mikroprocesorem.

Co to jest jednostka centralna (CPU)?

Jednostka centralna (CPU) jest uważana za mózg komputera. Składa się z milionów tranzystorów. Mikroprocesor to obwód otaczający procesor. Rozumiem, czym jest procesor.

Jednostka centralna (CPU) jest najważniejszą częścią systemu komputerowego. Zasadniczo jest to część komputera, która wykonuje operacje we/wy, przetwarzanie i przechowywanie danych. Wykonuje instrukcje, wykonując operacje arytmetyczne, logiczne i wejścia/wyjścia systemu. Procesor jest często mylony ze sprzętem, ale procesor jest osadzony w pojedynczym układzie zwanym mikroprocesorem. Procesor wykonuje swoje operacje w czterech krokach:

Aportować
Rozszyfrować
Wykonać
Odpisać

Komponenty procesora obejmują arytmetykę i logikę (ALU) oraz jednostkę sterującą (CU). ALU wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne, podczas gdy CU pobiera polecenia z pamięci, dekoduje je i wykonuje.

Zdjęcie autorstwa Christiana Wiedigera na Unsplash

Czym różni się mikroprocesor od procesora?

Po poznaniu różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem daj nam znać o różnicy między mikroprocesorem a procesorem. Mikroprocesor umieszcza wszystkie funkcje procesora w jednym chipie. Ten układ nazywa się układem scalonym (IC). Oprócz tego składa się również z obwodów we/wy i dostępu do pamięci. Ten chip odbiera informacje, przetwarza je zgodnie ze wskazówkami i wykonuje dane wyjściowe w języku binarnym.

Mikroprocesor
procesor
To tylko jednostka centralna

Ma zintegrowaną pamięć i we/wy
Jest używany w komputerach osobistych

Jest używany w systemach wbudowanych

Nie składa się z pamięci RAM, ROM, I/O i innych urządzeń peryferyjnych
Ma pamięć RAM, ROM i inne urządzenia peryferyjne zintegrowane z chipem
Do podłączenia pamięci RAM, ROM i urządzeń peryferyjnych we/wy używany jest nośnik zewnętrzny
Procesor wykorzystuje wbudowaną magistralę kontrolną
Ma złożoną architekturę, która przetwarza dużą ilość instrukcji
Ma prostą konstrukcję i wymaga przetworzenia kilku instrukcji

Chociaż rozumie się, że procesor jest mikroprocesorem, nie wszystkie mikroprocesory są procesorami. Mikroprocesor to coś więcej niż procesor, ponieważ zawiera inne procesory, takie jak procesor graficzny (GPU), procesor sieciowy (NPU) i procesor dźwięku (APU). Karty dźwiękowe i sieciowe są również wbudowane w mikroprocesory. Zanim zrozumiemy różnicę między układem scalonym a mikroprocesorem, zobaczmy, czym dokładnie jest układ scalony.

Co to jest układ scalony (IC)?

Układ scalony (IC) to mini układ elektroniczny wyprodukowany na chipie półprzewodnikowym. Jeden z pierwszych układów scalonych powstał w latach 70-tych. Elementami składowymi układu scalonego są tranzystory, kondensatory, rezystory i diody. Ponadto pracuje jako wzmacniacz, mikroprocesor, mikrokontroler, oscylator, timer, licznik, bramka logiczna i pamięć komputera.

Oto kilka cech IC:

Konstrukcja i opakowanie: Wykonany jest z silikonu, jest mały i delikatny. Jego składniki są połączone ze złotymi i aluminiowymi drutami, a następnie wlane do płaskiego pudełka z tworzywa sztucznego i ceramiki.
Rozmiar IC: Jest dostępny w rozmiarach od 1 mm2 do 200 mm2.
Integracja z układami scalonymi: Układy scalone otrzymują swoje nazwy, gdy osadzają się w różnych urządzeniach na tym samym chipie. Podobnie, mikrokontroler to układ scalony, który zawiera pamięć, mikroprocesor, porty we/wy i inne urządzenia peryferyjne w tym samym urządzeniu.

W dalszej części tego artykułu znajdziesz nagłówek wyjaśniający różnicę między układem scalonym a mikroprocesorem.

Czym różni się mikroprocesor od układu scalonego?

Po zapoznaniu się z porównaniem lub różnicą między mikroprocesorem a mikrokontrolerem konieczne jest poznanie różnicy między układem scalonym a mikroprocesorem. Mikroprocesory to jeden z rodzajów układów scalonych. Mówi się, że jest złożony. Mikroprocesor wypełnia funkcje jednostki centralnej w jednym chipie. Przeznaczony jest do aplikacji komputerowych, natomiast układy scalone są urządzeniami ogólnego przeznaczenia, które można wykorzystać do różnych zastosowań.

Mikroprocesory składają się ze wszystkich komponentów znajdujących się w układzie scalonym, w tym pamięci, procesora, portów we/wy oraz pamięci nieulotnej pamięci RAM i ROM. Tylko one mogą uruchamiać oprogramowanie na komputerze bez konieczności posiadania jakiegokolwiek urządzenia pomocniczego. Układ scalony nie może funkcjonować samodzielnie, ponieważ zawiera w sobie instrukcje. Na tym polega różnica między układem scalonym a mikroprocesorem.

***

Mamy nadzieję, że nasz artykuł wystarczająco poprowadził Cię w kwestii porównania lub różnicy między mikroprocesorem a mikrokontrolerem oraz różnicy między układem scalonym a mikroprocesorem. Możesz przekazać nam wszelkie pytania lub sugestie dotyczące dowolnego innego tematu, na który chcesz napisać artykuł. Upuść je w sekcji komentarzy poniżej, abyśmy mogli się dowiedzieć.