單片機(jī)是什么
單片機(jī) (Single-Chip Microcomputer) 單品微型計(jì)算機(jī), 是一種集成電路芯片.
單片機(jī)和電腦區(qū)別
電腦 vs 單片機(jī):
| 電腦 | 單片機(jī) |
|---|---|
| CPU | CPU |
| 內(nèi)存 | SRAM |
| 硬盤 | Flash |
| 主板 | 外設(shè) |
- SRAM 靜態(tài)隨機(jī)讀取器 (Static Random-Access Memory): SRAM 是隨機(jī)存儲(chǔ)器的一種, 屬于靜態(tài)數(shù)據(jù), 這類存儲(chǔ)器要是維持電源, 里面存儲(chǔ)的信息就可以恒常維持. 電腦的內(nèi)存屬于 DRAM, 需要電路不斷的去刷新
- Flash 閃存 (Flash Memory): 是一種像電可擦寫只讀存儲(chǔ)器一樣的存儲(chǔ)器, 允許對(duì)資料進(jìn)行多次的刪除, 加入或改寫.
電腦 vs 單片機(jī):
| 對(duì)比項(xiàng) | 電腦 | 單片機(jī) |
|---|---|---|
| CPU 主頻 | X86, 2-5 GHz | 51/ARM/RISC-V, 72MHz@STM32F1 |
| 內(nèi)存容量 | GB 級(jí), 約 40GB/S @DDR4 | KB 級(jí), 約 300MB/S @STM32F1 |
| 硬盤容量 | TB 級(jí), 約 500MB/S @SATA3 | KB 級(jí), 約 100MB/S @STM32F1 |
| 功耗 | 數(shù)百 W | <0.5W |
| 價(jià)格 | 2k-10k | <10元 |
單片機(jī)的特點(diǎn)
- 體積小: <5mm*5mm
- 功耗低: mA 級(jí)
- 集成度高: IO/TIM/AD/DA
- 使用方便: C/Debug
- 擴(kuò)展靈活: IIC/SPI/FSMC
單片機(jī)有什么用
- 儀器儀表: 電源/示波器/焊臺(tái)
- 家用電器: 空調(diào)/冰箱/洗衣機(jī)
- 工業(yè)控制: 機(jī)器人/PLC/電梯
- 汽車電子: GPS/ABS/胎壓監(jiān)測
單片機(jī)發(fā)展歷程
從時(shí)間角度來看:
- 探索階段 (1976-1978): MSC-48
- 完善階段 (178-1982): MCS-51 (8051)
- 向微控制器發(fā)展階段 (1982-1990): MCS-96
- 微控制器全面發(fā)展階段 (1990-現(xiàn)在): ARM, RISC-V
從產(chǎn)品目的來看:
- SCM 單片微型計(jì)算機(jī)階段: 單片形態(tài)
- MCU 微控制器階段: 完善控制
- SoC 嵌入式系統(tǒng)階段: 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)
單片機(jī)發(fā)展趨勢
- CPU: 主頻高/64 位/雙 CPU/流水線
- 存儲(chǔ)器: MB 級(jí)別/片內(nèi) ROM 開始 FLASH 化/程序加密化
- IO:提高并行口驅(qū)動(dòng)能力/增加IO功能
- 外圍電路內(nèi)置化 (提高集成度): DMA/AD/DA/液晶驅(qū)動(dòng)等內(nèi)置到片內(nèi)
- 品種多樣化: 低功耗化/微型化/低價(jià)格/專用化
CISC vs RISC
| 對(duì)比項(xiàng) | 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī) (CISC) | 精簡指令集計(jì)算機(jī) (RISC) |
|---|---|---|
| 目的 | 為了便于編程和提高存儲(chǔ)器訪問效率 | 為了提高處理器運(yùn)行速度 |
| 指令特點(diǎn) | 1. 指令多, 模式多, 格式可變 2. 指令的執(zhí)行需要的時(shí)鐘周期差距很大 3. 無流水線或流水線程度較低 4.指令集由微代碼翻譯執(zhí)行 |
1.指令少, 模式少格式固定 2. 大多數(shù)指令只需要一個(gè)周期 3. 流水線結(jié)構(gòu) 4. 指令直接由硬件執(zhí)行 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 1. 指令集豐富, 功能強(qiáng)大 2. 尋址方式靈活 |
1. 指令精簡, 易于設(shè)計(jì) 2. 程序執(zhí)行效率高 |
| 缺點(diǎn) | 1. 指令使用率不均衡 2. 不利于采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)提高性能 3. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于超大規(guī)模成電路實(shí)現(xiàn) |
1. 指令數(shù)較少, 功能不及 CISC 強(qiáng)大 2. 尋址方式不夠靈活 |
指令: 微機(jī)完成規(guī)定操作的命令, 分為三大類:
- 微指令: 微程序級(jí)的命令, 它屬于硬件
- 宏指令: 由若干條機(jī)器指令組成的軟件指令, 它屬于軟件
- 機(jī)器指令 (指令): 介于微指令與宏指令之間, 每條指令可完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算
CISC 和 RISC 舉例
- CSIC: 8051, x86 (Intel, AMD)
- RISC: ARM (高通, 聯(lián)發(fā)科, 蘋果, ST), MIPS (MIPS, 龍芯中科), RISC-V (平頭哥, 華米, 英偉達(dá))
馮諾依曼結(jié)構(gòu) vs 哈佛結(jié)構(gòu)
馮諾依曼結(jié)構(gòu) (Von Neumann Architecture):
- 優(yōu)點(diǎn): 總線資源占用少
- 缺點(diǎn): 執(zhí)行效率低
哈佛結(jié)構(gòu) (Harvard Architecture):文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-503295.html
- 優(yōu)點(diǎn): 執(zhí)行效率較高
- 缺點(diǎn): 總線資源占用多
出處: 筆記摘自正點(diǎn)原子文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-503295.html
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