微处理器和微控制器区别与DSP芯片分类及特点简介

中央处理器是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心,它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。
目前,嵌入式处理器的高端产品有:advanced risc machines公司的arm、silicon graphics公司的mips、ibm和motorola的power pc 、intel的x86和i960芯片、amd的am386em、hitachi的sh risc芯片;
掌上电脑的处理器有六类处理器,分别是:英特尔的pxa系列处理器、mips处理器、strongarm系列处理器、日立sh3处理器、摩托罗拉龙珠系列处理器和德州仪器omap系列处理器。
微处理器和微控制器区别所在 微处理器和微控制器的区别,这样的区别主要集中在硬件结构、应用领域和指令集特征三个方面:
其一,硬件结构。
微处理器是一个单芯片cpu,而微控制器则在一块集成电路芯片中集成了cpu和其他电路,构成了一个完整的微型计算机系统。
除了cpu,微控制器还包括ram、rom、一个串行接口、一个并行接口,计时器和中断调度电路。虽然片上ram的容量比普通微型计算机系统还要小,但是这并未限制微控制器的使用。
在后面可以了解到,微控制器的应用范围非常广泛。其中,微控制器的一个重要的特征是内建的中断系统。作为面向控制的设备,微控制器经常要实时响应外界的激励。
其二,应用领域。
微处理器通常作为微型计算机系统中的cpu使用,其设计正是针对这样的应用,这也是微处理器的优势所在。
然而,微控制器通常用于面向控制的应用,系统设计追求小型化,尽可能减少元器件数量。在过去,这些应用通常需要用数十个甚至数百个数字集成电路来实现。
使用微控制器可以减少元器件的使用数量,只需一个微控制器、少量的外部元件和存储在rom中的控制程序就能够实现同样的功能。
微控制器适用于那些以极少的元件实现对输入/输出设备进行控制的场合,而微处理器适用于计算机系统中进行信息处理。
其三,指令集特征。
由于应用场合不同,微控制器和微处理器的指令集也有所不同。
微处理器的指令集增强了处理功能,使其拥有强大的寻址模式和适于操作大规模数据的指令。微处理器的指令可以对半字节、字节、字,甚至双字进行操作。
通过使用地址指针和地址偏移,微处理器提供了可以访问大批数据的寻址模式。自增和自减模式使得以字节、字或双字为单位访问数据变得非常容易。另外,微处理器还具有其他的特点,如用户程序中无法使用特权指 令等。
微控制器的指令集适用于输入/输出控制。
许多输入/输出的接口是单/位的。例如,电磁铁控制着马达的开关,而电磁铁由一个1位的输出端口控制。
微控制器具有设置和清除单位的指令,也能执行其他面向位的操作,如对“位”进行逻辑与、或和异或的运算,根据标志位跳转等。
很少有微处理器具备这些强大的位操作能力,因为设计者在设计微处理器时,仅考虑以字节或更大的单位来操作数据。
dsp芯片分类以及特点 数字信号处理器里的cpu是专门设计用来极快地进行离散时间信号处理计算的,比如那些需要进行音频和视频通信的场合。
特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,dsp芯片一般具有如下主要特点:
在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;
片内具有快速ram,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;
具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
快速的中断处理和硬件i/o支持;
具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
可以并行执行多个操作;
支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然,与通用微处理器相比,dsp芯片的其他通用功能相对较弱些,dsp芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构;
具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的dsp指令,可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。dsp芯片可以按照下列三种方式进行分类。
1.按基础特性分
这是根据dsp芯片的工作时钟和指令类型来分类的。
如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上,dsp芯片都能正常工作,除计算速度有变化外,没有性能的下降,这类dsp芯片一般称为静态dsp芯片。
如果有两种或两种以上的dsp芯片,它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容,则这类dsp芯片称为一致性dsp芯片。例如,美国ti公司的tms320c54x就属于这一类。
2.按数据格式分
这是根据dsp芯片工作的数据格式来分类的。
数据以定点格式工作的dsp 芯片称为定点dsp芯片,如ti公司的tms320c1x/c2x、tms320c2xx/c5x、tms320c54x/c62xx系列,adi公司的 adsp21xx系列,at&t公司的dsp16/16a,motolora公司的mc56000等。
以浮点格式工作的称为浮点dsp芯片,如 ti公司的tms320c3x/c4x/c8x,adi公司的adsp21xxx系列,at&t公司的dsp32/32c,motolora公司的 mc96002等。
不同浮点dsp芯片所采用的浮点格式不完全一样,有的dsp芯片采用自定义的浮点格式,如tms320c3x;
而有的dsp芯片则采用ieee的标准浮点格式,如motorola公司的mc96002、fujitsu公司的 mb86232和zoran公司的zr35325等。
3.按用途分
按照dsp的用途来分,可分为通用型dsp芯片和专用型dsp芯片。
通用型dsp芯片适合普通的dsp应用,如ti公司的一系列dsp芯片属于通用型dsp芯片。
专用dsp芯片是为特定的dsp运算而设计的,更适合特殊的运算,如数字滤波、卷积和fft;
如motorola公司的dsp56200,zoran公司的zr34881,inmos公司的imsa100等就属于专用型dsp芯片。

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