硬件小白名词解释DSP、MCU、FPGA、IC、CPU、MPU、ROM、RAM

作为一个在硬件方面知识为空白的coder，偏偏进了一个硬件公司，感觉好吃力，今天一个大神简单讲了一下dsp、mcu、sensor，顺便在网上搜了一下FPGA等知识，怕忘了所以马上记录下来。

IC：Integrated Circuit 集成电路，半导体元件产品的统称，通常指电子元器件，例如：加密IC、电阻、电容、pcb板等。

MCU ：Micro Controller Unit 又称单片机，微型计算机，将计算机的CPU、RAM、ROM及各种I/O口集成在一个电路上形成芯片级的计算机。MCU是一种IC(集成电路)单芯片，MCU也是一种IC。中文名称为“微控制单元”，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，简称“单片机”，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种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。

ROM：用于存储数据，类似电脑硬盘

MPU： Micro Processor UnitMCU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。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。

DSP 数字信号处理芯片，这个用途可做信号处理，例如图像处理，数据采集处理，它比单片要快很多，比单片机功能要强大，比MCU功能更强大。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。

FPGA、CPLD可变逻辑控制，这个做逻辑处理控制，小型的CPLD是没有中央处理器的，大型可以嵌入系统，功能在单片机之上，适合做大型的数据处理，逻辑控制。其价格不便宜。但是他和单片机有本质的区别。例如单片机有内嵌外设 AD，DA转换等，CPLD则需要通过控制其他外设IC。

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CPU（Central Processing Unit）,是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。 CPU从存储器或高      速 缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。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）。

MPU (Micro Processor Unit)，叫微处理器（不是微控制器），通常代表一个功能强大的CPU（暂且理解为增强版的CPU吧）,但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片。这种芯片往往是个人计算机和高端工作站的核心CPU。最常见的微处理器是Motorola的68K系列和Intel的X86系列。
MCU(Micro Control Unit)，叫微控制器，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，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，形成芯片级的芯片，比如51，avr这些芯片，内部除了CPU外还有RAM,ROM,可以直接加简单的外围器件（电阻，电容）就可以运行代码了，而MPU如x86，arm这些就不能直接放代码了，它只不过是增强版的CPU，所以得添加RAM,ROM。
SOC（System on Chip），指的是片上系统，MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片，它既MCU（51，avr）那样有内置RAM,ROM同时又像MPU（arm）那样强大的不单单是放简单的代码，可以放系统级的代码，也就是说可以运行操作系统（将就认为是MCU集成化与MPU强处理力各优点二合一）。
SOPC（System On a Programmable Chip）可编程片上系统，上面4点的硬件配置是固化的，就是说51单片机就是51单片机，不能变为avr，而avr就是avr不是51单片机，他们的硬件是一次性掩膜成型的，能改的就是软件配置，说白点就是改代码，本来是跑流水灯的，改下代码，变成数码管，而SOPC则是硬件配置，软件配置都可以修改，软件配置跟上面一样，没什么好说的，至于硬件，是可以自己构建的也就是说这个芯片是自己构造出来的，这颗芯片我们叫“白片”，什么芯片都不是，把硬件配置信息下载进去了，他就是相应的芯片了，可以让他变成51，也可以是avr，甚至arm，同时SOPC是在SOC基础上来的，所以他也是系统级的芯片，所以记得当把他变成arm时还得加外围ROM，RAM之类的，不然就是MPU了。


顺便再讲一下这个SOPC吧，首先上面讲的“白片”一般指的是FPGA或CPLD这类芯片，由于它是可配置的，所以一旦断电，他的硬件配置就没了，当然，软件配置也没了，什么都没了，比如把他硬件配置成51单片机，软件配置为跑流水灯，结果一断电，这个芯片就什么都不是了，恢复原样“白片”。
一般有两种用法，一是用它来验证芯片，因为他是可以多次下载配置验证的，成功后再把这硬件配置下载到一次性的芯片上，如果采用基于hardcopy的SOC则成功率100%，不然每次下载硬件配置验证用SOC等到你调试出正确的硬件配置，那得烧多少芯片啊，毕竟这些是一次性的，不成功只能成仁--扔掉！跟调试软件配置一样，一般软件调试很多次才能成功的，所以他是验证技术，行了再将配置配在其他的芯片，第二种方法是，芯片就用这“白片”，然后把配置信息放到flash里，上电后先将这硬件配置信息烧入这“白片”，使其变成自己想要的芯片，然后再调入软件配置。其中硬件配置可以用quartus软件编写，软件配置可以用NIOS软件，这都是altera公司的产品，可以去查看。