CPU,MPU,MCU,SOC,SOPC联系与差别

 

最近选了SOPC这门课程，突然发现很有兴趣，就乘胜追击多捣鼓一下，不过最初还是先解决CPU,MPU,MCU,SOC,SOPC以上这几个概念吧。

1.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。

2.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。

3.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。

4.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）。

5.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。