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微處理器和微控制器的區別與聯絡

微處理器 (MPU)

微處理器由一片或少數幾片大規模整合電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。

微處理器能完成取指令、執行指令,以及與外界儲存器和邏輯部件交換資訊等操作,是微型計算機的運算控制部分。它可與儲存器和外圍電路晶片組成微型計算機

微處理器的基本組成部分有:暫存器堆、運算器、時序控制電路,以及資料和地址匯流排

微控制器(MCU)

微控制器是將微型計算機的主要部分整合在一個晶片上的單晶片微型計算機。

兩者區別: 

 微處理器和微控制器的區別主要集中在硬體結構、應用領域和指令集特徵三個方面:

其一,硬體結構。微處理器是一個單晶片CPU,而微控制器則在一塊積體電路晶片中集成了CPU和其他電路,構成了一個完整的微型計算機系統。除了CPU,微控制器還包括RAM、ROM、一個序列介面、一個並行介面,計時器和中斷排程電路。雖然片上RAM的容量比普通微型計算機系統還要小,但是這並未限制微控制器的使用。

其二,應用領域。微處理器通常作為微型計算機系統中的CPU使用,其設計正是針對這樣的應用,這也是微處理器的優勢所在。然而,微控制器通常用於面向控制的應用,系統設計追求小型化,儘可能減少元器件數量。微控制器適用於那些以極少的元件實現對輸入/輸出裝置進行控制的場合,而微處理器適用於計算機系統中進行資訊處理。

 其三,指令集特徵。由於應用場合不同,微控制器和微處理器的指令集也有所不同。微處理器的指令集增強了處理功能,使其擁有強大的定址模式和適於操作大規模資料的指令。微處理器的指令可以對半位元組、位元組、字,甚至雙字進行操作。通過使用地址指標和地址偏移,微處理器提供了可以訪問大批資料的定址模式。自增和自減模式使得以位元組、字或雙字為單位訪問資料變得非常容易。另外,微處理器還具有其他的特點,如使用者程式中無法使用特權指令等。  

        微控制器的指令集適用於輸入/輸出控制。許多輸入/輸出的介面是單/位的。例如,電磁鐵控制著馬達的開關,而電磁鐵由一個1位的輸出埠控制。微控制器具有設定和清除單位的指令,也能執行其他面向位的操作,如對“位”進行邏輯與、或和異或的運算,根據標誌位跳轉等。很少有微處理器具備這些強大的位操作能力,因為設計者在設計微處理器時,僅考慮以位元組或更大的單位來操作資料。