自從英特爾于1971年開發(fā)的第一款商用微處理器（4位4004）到目前的I9系列（64位）微處理器，已經(jīng)更新了很多代。微處理器技術(shù)的進(jìn)步使個(gè)人計(jì)算比以往更快，更可靠。如果說微處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟，那么微控制器就是大腦。微處理器和微控制器通常具有相同的功能，因?yàn)樗鼈兙哂泄餐奶卣?，并且它們是專為?shí)時(shí)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此經(jīng)常相互使用。但是，他們又有相當(dāng)大的差異。

事實(shí)上，這兩個(gè)名稱之間的主要區(qū)別在于它們的外圍設(shè)備。與微控制器不同，微處理器沒有內(nèi)置存儲(chǔ)器，ROM，串行端口，計(jì)時(shí)器和其他構(gòu)成系統(tǒng)的外圍設(shè)備。需要外部總線來連接外圍設(shè)備。另一方面，微控制器將所有外圍設(shè)備（如處理器，RAM，ROM和IO）都集成在單個(gè)芯片中。它具有內(nèi)部控制總線，設(shè)計(jì)人員無法使用。由于所有組件都封裝在一個(gè)芯片中，因此結(jié)構(gòu)緊湊，非常適合大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。微處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟，而微控制器是大腦。

什么是微處理器？

微處理器是僅具有中央處理單元的基于硅的集成芯片。這是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，旨在執(zhí)行涉及數(shù)據(jù)的任務(wù)負(fù)載。微處理器芯片上沒有RAM、ROM、IO引腳，計(jì)時(shí)器和其他外圍設(shè)備。它們將在外部添加以使它們起作用。它由處理所有算術(shù)和邏輯運(yùn)算的ALU組成；控制單元，用于管理和處理整個(gè)系統(tǒng)中的指令流；和寄存器陣列，用于存儲(chǔ)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)以便快速訪問。它們?cè)O(shè)計(jì)用于通用應(yīng)用程序，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的邏輯操作。簡(jiǎn)而言之，它是單個(gè)集成電路上的全功能CPU，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用它來完成其工作。

什么是單片機(jī)？

微控制器就像是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)輸，具有CPU以及RAM、ROM、串行端口、計(jì)時(shí)器和IO外設(shè)，它們都嵌入在單個(gè)芯片中。它旨在執(zhí)行需要一定程度控制的特定應(yīng)用任務(wù)，例如電視遙控器、LED顯示面板、智能手表、車輛、交通信號(hào)燈控制、溫度控制等。它是帶有微處理器，存儲(chǔ)器和入/輸出端口都在單個(gè)芯片上。這是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大腦，其中包含足夠的電路來執(zhí)行特定功能而無需外部存儲(chǔ)器。由于它缺少外部組件，因此功耗較小，因此非常適合電池供電的設(shè)備。簡(jiǎn)單來說，微控制器是具有較少外部硬件的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

（1）微處理器和微控制器涉及的技術(shù)

微處理器是可編程的多用途硅芯片，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組件。就像計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的心臟一樣，它由ALU（算術(shù)邏輯單元）、控制單元、指令解碼器和寄存器陣列組成。另一方面，微控制器是嵌入式系統(tǒng)的核心，而嵌入式系統(tǒng)是微處理器技術(shù)的副產(chǎn)品。

（2）微處理器和微控制器的架構(gòu)

微處理器只是一個(gè)集成電路，沒有RAM，ROM或輸入/輸出引腳。它基本上是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中央處理單元，該中央處理單元獲取，解釋和執(zhí)行傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的命令。它將CPU的功能集成到單個(gè)集成電路中。另一方面，微控制器是功能更強(qiáng)大的設(shè)備，其中包含微處理器電路，并且將RAM、IO和處理器全部集成在單個(gè)芯片中。

（3）微處理器和微控制器的工作

微處理器需要外部總線來連接外設(shè)，例如RAM，ROM，模擬和數(shù)字IO以及串行端口。ALU執(zhí)行來自存儲(chǔ)器或輸入設(shè)備的所有算術(shù)和邏輯運(yùn)算，并將結(jié)果執(zhí)行到輸出設(shè)備上。微控制器是一種小型設(shè)備，所有外圍設(shè)備都嵌入一個(gè)芯片中，旨在執(zhí)行特定任務(wù)，例如執(zhí)行用于控制其他設(shè)備的程序。

（4）微處理器和微控制器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是PIC的一部分，其中包含特殊功能寄存器和通用寄存器。它臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并保持中間結(jié)果。微處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的幾條指令，并將結(jié)果發(fā)送到輸出。微控制器包含一個(gè)或多個(gè)CPU以及RAM和其他外圍設(shè)備。CPU從內(nèi)存中獲取指令并執(zhí)行結(jié)果。

（5）儲(chǔ)存在微處理器和微控制器中

微處理器基于馮·諾依曼架構(gòu)（也稱為馮·諾依曼模型和普林斯頓架構(gòu)），其中控制單元通過將控制信號(hào)分配給硬件來獲取指令并對(duì)其進(jìn)行解碼。這個(gè)想法是將指令與指令所操作的數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。另一方面，微控制器基于哈佛架構(gòu)，其中指令和程序數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)。

（6）微處理器和微控制器的應(yīng)用

微處理器是具有單個(gè)芯片的大容量存儲(chǔ)設(shè)備，并嵌入到多種應(yīng)用程序中，例如規(guī)范控制、交通信號(hào)燈控制、溫度控制、測(cè)試儀器、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等等。微控制器主要用于電氣和電子電路以及自動(dòng)控制的設(shè)備，例如高端醫(yī)療儀器、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、太陽(yáng)能充電器、游戲機(jī)、交通信號(hào)燈控制、工業(yè)控制設(shè)備等。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的有關(guān)微處理器和微控制器的共同特征和區(qū)別的基礎(chǔ)知識(shí)。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)、運(yùn)算放大器和模擬開關(guān)。