聊聊MCU的困惑

Posted 2022-01-14 星沉地动

不知道有没有人心中有这种困惑：

什么是MCU？
MCU和MPU有什么区别？
MCU和SOC有什么关系？
MCU和单片机有什么关系？

相关名词概念缩写：

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要搞清楚这些呢，这一切还是要从处理器说起。
我们平时见到的所有处理器，都是属于微处理器架构。
这些微处理器根据不同的功能和性能，大概可以分成4类：

通用高性能微处理器：也就是我们平时说的CPU，用在个人电脑和服务器上，AMD和INTEL这2个典型代表芯片，应该说得上是目前地表最强的处理器了。

嵌入式微处理器：也就是文档里面会看到的MPU，性能虽然比不上通用高性能微处理器，但芯片集成度高，外设功能很丰富，主要用在移动设备和多媒体相关应用。

数字信号处理器：简称DSP，这一类处理器性能比较弱，但是同时功耗也降下来了。DSP比较擅长做数学运算，应用在需要大量实时计算的场合，比如音频编解码。德洲仪器TI的通用DSP应该具有典型代表性。

微控制器：英文缩写称MCU，江湖人称单片机。顾名思义这类处理器，就是用来做信号控制，也可以做一些简单的运算，它低成本，低功耗，对性能要求不高的地方都可以用得上。比如智能家居，工业控制，物联网等等应用非常的广泛。

MCU最大的一个特点就是没有MMU，没有MMU就不能运行像linux一样的操作系统。
MMU：内存管理器，主要负责物理地址和虚拟地址的相互转换。

所以从目前来看有没有MMU是MCU和MPU最大的区别。

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AP和BP的叫法主要是从手机行业里流行起来的。
因为传统的手机系统里面主要由AP和BP两个处理器组成。
AP：负责运行操作系统和多媒体应用的处理器，通常是MPU类型的处理器。
BP：负责射频通信的处理器，通常是MCU或DSP类型的处理器。

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SOC：片上系统，就是芯片上有一个系统。把一个系统的核心功能集成到一个芯片上。这个系统并没有明确规定是何种系统，可以是手机系统、通信系统等等。

比如：
蓝牙SOC：nRF52832，集成了MCU和BLE。
手机SOC：高通骁龙888，集成了AP(MPU+GPU)和BP。

单片机：单芯片微型计算机。就是把计算机缩小之后，集成到一个芯片上。一个芯片就是一个计算机。麻雀虽小，五脏俱全。一个芯片上有CPU、内存、定时器、中断控制、输入输出等设备。

计算机本身就是一种系统，所以单片机是一种典型的SOC。
早期SOC和单片机是差不多的，但随着时间的推移，单片机和SOC就开始差异化了。 

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那么单片机和MCU之间到底有何恩怨？
从严格意义上讲：
单片机是站在芯片的角度定义了一种计算机系统的形态。
MCU是站在处理器的角度定义了一种处理器类型。 
现在普遍认为他们两个是一个东西，是因为现状就是市面上所有的单片机都是MCU。

或许哪天AMD/INTEL造出了一颗集成CPU+1TB硬盘+32GB内存的芯片，这一个芯片就能安装Windows操作系统的时候，单芯片计算机就不再是MCU了吧。

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那目前市面上有没有界限比较模糊的处理器产品？ 

最近几年随着芯片技术的发展和市场需要，也确实出现了一些比较独特的产品：

全志F1C100S：多媒体处理器
ARM9核心，集成32MB DDR，支持SD/EMMC接口，支持linux系统。
成本大约10块钱（浮动）。

 

恩智浦RT1170：跨界处理器
Cortex-M7+M4双核心，集成2MB SRAM，无FLASH，支持SD/EMMC接口，不支持linux。
成本大约60块（浮动）。

我相信随着芯片技术的不断发展，MCU与MPU的界限以后会越来越模糊。
这些名词术语也会消失在芯片发展历史的洪流之中。