簡單看懂CPU、MCU、MPU、SOC和MCM的區(qū)別

在嵌入式開發(fā)中，我們經(jīng)常會接觸到一些專業(yè)術(shù)語，例如CPU、MCU、MPU、SOC和MCM等，這些縮寫代表了不同類型的電子處理單元，它們在消費電子、計算機硬件、自動化和工業(yè)系統(tǒng)中扮演著重要角色。

下面將介紹每個術(shù)語的基本含義和它們在實際使用中的區(qū)別：

1. CPU

CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）：由運算器、控制器和寄存器及相應(yīng)的總線構(gòu)成。它可以是一個獨立的處理器芯片或一個內(nèi)含多核處理器的大型集成電路。

眾所周知的三級流水線：取址、譯碼、執(zhí)行的對象就是CPU，CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼，然后執(zhí)行指令。所謂的計算機的可編程性其實就是指對CPU的編程。

2. MCU

MCU（Microcontroller Unit，微控制器單元）：MCU是一個緊湊型處理器，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及發(fā)展，把計算機的CPU、RAM、ROM、定時器和輸入輸出I/O引腳集成在一個芯片上。比如51、STC、Cortex-M這些芯片，它們的內(nèi)部除了CPU外還包含了RAM和ROM，可直接添加簡單的器件（電阻/電容）等構(gòu)成最小系統(tǒng)就可以運行代碼了。

MCU常用于嵌入式系統(tǒng)，如家用電器、汽車電子設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備中。與MPU相比，MCU更多的是自成一體的解決方案，可獨立執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)。

3. MPU

MPU（Microprocessor Unit，微處理器單元）：是一種更具體的CPU類型，微處理器通常代表功能強大的CPU（可理解為增強型的CPU），這種芯片往往是計算機和高端系統(tǒng)的核心CPU。例如嵌入式開發(fā)者最熟悉的ARM的Cortex-A芯片，他們都屬于MPU。

MPU主要在個人電腦、服務(wù)器和其他高性能計算設(shè)備中使用。微處理器單元的設(shè)計注重于高性能指令處理。

4. SOC/SOPC

SoC（System on Chip，片上系統(tǒng)）：是一種集成電路，它將所有或大部分必要的電子電路和部件集成到單一芯片上。包括CPU核心、內(nèi)存、輸入/輸出控制器、外圍設(shè)備和其他功能模塊。SoC的設(shè)計目標(biāo)是為了讓它能夠作為系統(tǒng)的主要計算引擎。

MCU只是芯片級的芯片，而SOC是系統(tǒng)級的芯片，它集成了MCU和MPU的優(yōu)點，即擁有內(nèi)置RAM和ROM的同時又像MPU那樣強大，它可以存放并運行系統(tǒng)級別的代碼，也就是說可以運行操作系統(tǒng)。

SoPC（System on a Programmable Chip，可編程片上系統(tǒng)）：是指硬件邏輯可編程的片上系統(tǒng)，如FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）被用于創(chuàng)建系統(tǒng)級的設(shè)計。與傳統(tǒng)的SoC相比，SoPC提供了更多的靈活性，因為硬件邏輯可以在芯片制造后根據(jù)需求進(jìn)行修改和配置。

舉個例子說明便于理解，單片機的硬件配置是固化好了的，我們能夠編程修改的是軟件配置，本來是串口通信功能，通過修改代碼變成AD采樣功能，也就是說硬件配置是固定了的，只能通過修改軟件來選擇其中的一項或多項功能。

而SoPC可以修改硬件配置信息使其成為相應(yīng)的芯片，可以是MCU，也可以是SOC。

5. MCM

MCM（Multi-Chip Module，多芯片模塊）：MCM是將多個獨立的集成電路封裝在一個單獨的芯片上的技術(shù)。與將所有功能集成到單個集成電路的SoC不同，MCM通常用于封裝性能更強、功能專注的獨立集成電路。它們可以提供類似系統(tǒng)總線的內(nèi)部連接，使得性能更優(yōu)于單芯片解決方案。

在嵌入式開發(fā)中，接觸頻率較多的一般是MCU和SOC，而現(xiàn)在STM32也幾乎成為了MCU的代名詞，SOC目前則以Cortex-A系列為主，開發(fā)難度也有所差異，對于嵌入式從業(yè)者來說，弄清楚這些專業(yè)概念是必備的。