ARM、DSP、FPGA的区别

ARM、DSP、FPGA的区别(转)
ARM（Adanced RISC Machines）是采用RISC指令集的嵌入式处理器；DSP（Digital Singnal Processor）是以数字信号来处理大量信息的器件，简称数字信号处理；FPGA即Field Programmable Gate Array（现场可编程逻辑门阵列）是专用集成电路ASIC的一种，可认为是可编程ASIC。

ARM（Adanced RISC Machines）是一个公司名字，也是一种处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字，主要销售晶片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各方面。ARM公司是专门从事基于RISC技术晶片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事晶片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的晶片，世界各大半导体生产商（RFID射频快报注：如PHILIPS、TI、Intel、BroadCom、ATMEL等）从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器晶片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具竞争力。ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发ARMDSPFPGA区别费用。

DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。

FPGA是英文Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前做FPGA比较领先的有XILINX、ALTERA公司。

ARM具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及应用程序等，其优势主要体现在控制方面，而DSP主要是用来计算的，比如进行加密解密、调制解调等，优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。FPGA可以用VHDL或verilogHDL来编程，灵活性强，由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作，因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。FPGA目前的趋势是有代替前两者的可能，在FPGA内部置入乘法器和DSP块，就具有高速的DSP处理能力。在FPGA内置入硬核CPU或软核CPU（Xilinx有powerpc硬核的产品，有microblaze软核。Altera有NIOS II软核）就可以成为既有能实现数字逻辑有适应嵌入式开发的综合性器件了。

ARM, DSP, C51各自的优缺点

我想这个问题的出发点应该是：作为Processor，这几种器件有什么优缺点。

其实C51，ARM，DSP都不是单独作为芯片来提供给用户的，都要加一些外围电路来支持。

例如：memory controller,interrupt controller,timer,UART,SPI,I2C 等等。

所以要比较最好从processor的角度来比较他们。

(1). C51是8位的；ARM是32位的；DSP有16位的，也有更高的。

(2).所有说从运算能力上看，C51最弱，DSP最强，ARM居中。

(3).结构差别较大，C51最简单，是一般的冯诺伊曼结构；ARM9以上是哈佛结构的RISC；DSP一般使用哈佛结构。

（4）.C51一般芯片面积非常小，工作频率很低（一般是10多MHz，有的是24MHz），所以功耗低。DSP则频率很高(高的达到300MHz以上)，所以功耗大。ARM芯片面积也很小，ARM7是0.55平方毫米，功耗也比较小。频率大约在（几十到200MHz之间）

（5）.所以一般C51主要应用于不需要太多计算量的控制类系统。一般配有丰富的外围module。DSP则主要应用于需要进行复杂计算的高端系统，例如图像处理，加密解密，导航系统等，外围module一般较少。ARM是C51和DSP之间的一个折衷。

（6）.强调一点：C51的性能远不如ARM和DSP，但仍然占据重要的一席之地，原因就是性能价格比。因为它太成熟了，太小了，太便宜了。而在一些需要复杂计算的领域，DSP也不可或缺。ARM的成功就是他找到了一个折衷点，并且建立了一个非常灵活的商业模型。

（7）.现在高端产品的一个趋势是ARM+DSP。

 

附：1 cpu,mcu,dsp的区别

CPU是中央处理器
MCU是微控制器
DSP是数字信号处理器
CPU和MCU之间的界限并不是很清晰，不过CPU主要用在电脑上，也算是控制器，MCU主要是工业控制领域，DSP用途也比较广。比如说DSP可以实现MP3解码，电机控制等。它的特点是处理速度比较快。

    CPU（Central Processing Unit，中央处理器）发展出来三个分枝，一个是DSP（Digital Signal Processing/Processor，数字信号处理），另外两个是MCU（Micro Control Unit，微控制器单元）和MPU（Micro Processor Unit，微处理器单元）。
　　　MCU集成了片上外围器件；MPU不带外围器件（例如存储器阵列），是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU；DSP运算能力强，擅长很多的重复数据运算，而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算，侧重于控制，速度并不如DSP。
     MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反应在指令集和寻址模式中。DSP与MCU的结合是DSC，它终将取代这两种芯片。
　　　在20世纪最值得人们称道的成就中，就有集成电路和电子计算机的发展。20世纪70年代出现的微型计算机，在科学技术界引起了影响深远的变革。在70年代中期，微型计算机家族中又分裂出一个小小的派系--单片机。随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。MCS48系列，特别是MCS51系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器（MCU）的地位，引起了微型计算机领域新的变革。在当今世界上，微处理器（MPU）和微控制器（MCU）形成了各具特色的两个分支。它们互相区别，但又互相融合、互相促进。与微处理器（MPU）以运算性能和速度为特征的飞速发展不同，微控制器（MCU）则是以其控制功能的不断完善为发展标志的。　

2 寄存器和存储器的区别

如果仅是讨论CPU的范畴
寄存器在cpu的内部，容量小，速度快 分通用寄存器和特殊功能寄存器（比如pc，sp等）。
存储器一般都在cpu外部，容量大，速度慢 分ROM与RAM

从根本上讲，寄存器与RAM的物理结构不一样。
一般寄存器是指由基本的RS触发器结构衍生出来的D触发，
就是一些与非门构成的结构，这个在数电里面大家都看过；
而RAM则有自己的工艺，一般1Bit由六MOS管构成。所以，
这两者的物理结构不一样也导致了两者的性能不同。寄存器
访问速度快，但是所占面积大。而RAM相反，所占面积小，
功率低，可以做成大容量存储器，但访问速度相对慢一点。

寄存器存在于CPU中，速度很快，数目有限；
存储器就是内存，速度稍慢，但数量很大；
计算机做运算时，必须将数据读入寄存器才能运算。