微处理器分类

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• 第 8 页 · 考试真题

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微处理器分类

第 2 页 · 微处理器分类

•

根据微处理器的字长宽度（同时能够处理数据的字长），可分为4位、8位、16位、32位和64

位。

•

16位及以下的称为嵌入式微控制器。

•

32位及以上的称为嵌入式微处理器。

•

如果按系统集成度划分，可分为两类：

•

一种是微处理器内部仅包含单纯的中央处理器单元，称为一般用途型微处理器：

•

一种则是将CPU、ROM、RAM及I/O等部件集成到同一个芯片上，称为单芯片微控制器

（Single Chip Microcontroller）。

第 3 页 · 微处理器分类

提示：本页以图示为主，下列文本为图中标注文字。

如果根据用途，微处理器分为以下四类：

[图]

第 4 页 · 微处理器分类

嵌入式微控制器MCU（Micro Control Unit）：（CPU+片内内存+片内外设）

1.

典型代表是单片机，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，

形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

2.

特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，其片上外设资源一般较丰富，适合于控制，

是嵌入式系统工业的主流。

[图]

遥控器、汽车音响、车载电脑、空调、微波炉、

油烟机、电磁炉、电饭煲、电风扇、计算器、智

能充电器、POS机、收银机、显示器、打印机、

扫描仪、无人机、电控门、考勤机等等等

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嵌入式微处理器MPU（Micro Processor Unit）：（CPU）

•

由通用计算机中的CPU演变而来。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较

高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他

的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。

•

与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前常见的有ARM、

MIPS、POWER PC等

•

应用场景：适用于需要高性能计算和复杂算法处理的系统。不过需要外挂大容量的存储器（如DDR和FLASH）

来支持运行复杂操作系统和大型程序。

[图]

嵌入式系统大多使用微控制器,原因在于:

节约成本和节省功耗：在实现相同功能的前提下,将大量的芯片集

成在一块芯片内的制造和使用成本,以及功耗都更低。

简化硬件设计：由于微控制器内集成了大量的外设,使得嵌入式系

统的硬件设计得到了极大的简化

第 6 页 · 微处理器分类

嵌入式数字信号处理器DSP（Digital Signal Processing/Processor）：

•

是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指

令的执行速度。

•

采用哈弗结构，流水线处理，其处理速度比最快的CPU还快10—50倍，它的强大数据处理能力和高运行速度，

是最值得称道的两大特色。

•

在数字滤波、FFT、光谱分析等各种仪器上，DSP获得了大规模的应用。

[图]

•

通信领域：DSP广泛应用于调制解调、信道编解码、信道均衡、自适应滤

波等方面。例如，GSM、CDMA、LTE等通信系统都使用DSP技术。

[图]

•

音频领域：DSP应用于音频编解码、声音增强、降噪、回声抑制、语音识

别等方面。例如，现代音频系统、手机、耳机等都使用DSP技术。

•

图像处理领域：DSP应用于图像压缩、图像滤波、图像增强、边缘检测、

图像分割等方面。例如，数字相机、手机摄像头、安防监控、医疗图像等

都使用DSP技术。

•

雷达和信号处理领域：DSP应用于雷达信号处理、目标跟踪、信号分析、

故障检测等方面。例如，航空、军事、汽车、火车等领域都使用DSP技术。

•

控制领域：DSP应用于控制系统、机器人、航天飞行器、汽车控制等方面。

例如，自适应控制、PID控制、预测控制等都使用DSP技术。

•

生物医学领域：DSP应用于心电信号处理、医学影像处理、脑电信号处理、

医学数据分析等方面。例如，心电图机、脑电图机、CT、MRI等医疗设备

都使用DSP技术。

第 7 页 · 微处理器分类

嵌入式片上系统SoC(System-on-a-Chip)：

•

在同一个芯片上集成了控制部件(微处理、存储器)和执行部件(I/O接口、微型开关、微机械)，能够自成体系、独立工

作的芯片，是追求产品系统最大包容的集成器件。

•

SoC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器芯片内嵌入操作系统的代码模块。是一个有专用目标的

集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。（集成了软件系统）

•

SoC采用了片内可再编程技术，可使片上系统内硬件的功能可以像软件一样通过编程来配置，从而可以实时地进行灵

活而方便的修改和开发。

[图]

•

高端SoC芯片主要集中于手机、平板电脑、

服务器市场等

•

次高端SoC芯片多应用于安防、智能音频、

物联网等领域

•

专用型SoC芯片多应用于TWS耳机和智能手

表等。

第 8 页 · 考试真题

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，一般可分为嵌入式微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、

数字信号处理器（DSP）和片上系统（SOC）。以下叙述中，错误的是（）。

A.MPU在安全性和可靠性等方面进行增强，适用于运算量较大的智能系统

B.MCU典型代表是单片机，体积小从而使功耗和成本下降

C.DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，适合数字信号处理

D.SOC是一个有专用目标的集成电路，其中包括完整系统并有嵌入式软件的全部内容

答案：A

试题解析：大量运算是DSP处理器的特点。