MCU、MPU、SOC简介

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前言

随着处理器技术的不断发展，CPU(Central Processing Unit)的发展逐渐出现三种分支，分别是MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元) 和MPU（Micro Processor Unit，微处理器单元）和DSP(Digital Signal Processing/Processor)数字信号处理器。
在车载项目中广泛使用MCU（Microcontroller Unit）+SOC（(System on Chip)的双芯系统设计，本文将介绍两者的区别与联系。

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一、MCU

MCU：MCU是Micro Control Unit的缩写，指微控制器。随着大规模集成电路的出现及发展，把计算机的CPU、RAM、ROM、定时器和输入输出I/O引脚集成在一个芯片上，比如51，STC、Cortex-M这些芯片，它们的内部除了CPU外还包含了RAM和ROM，可直接添加简单的器件（电阻，电容）等构成最小系统就可以运行代码了。通常用于嵌入式系统中，这些系统需要执行特定的控制任务，如传感器数据采集、自动控制、嵌入式设备控制等。它们专注于实时控制和低功耗操作。
ARM（Cortex-A系列）直接放代码是运行不了的，因为它本质上只是增强版的CPU，必须添加相应的RAM和ROM。

MCU通常使用较简单的处理器核心，如基于RISC（精简指令集计算机）架构的核心。这些核心专注于执行嵌入式控制任务，通常性能较低。

MCU通常具有较小的内存和存储容量，足以支持嵌入式控制任务，但不适用于运行大型应用程序或操作系统。

二、MPU

MPU是Micro Processor Unit的缩写，指微处理器，微处理器通常代表功能强大的CPU（可理解为增强型的CPU），这种芯片往往是计算机和高端系统的核心CPU。例如嵌入式开发者最熟悉的ARM的Cortex-A芯片，他们都属于MPU。通常用于执行更复杂的通用计算任务，运行操作系统以及支持各种应用程序，如智能手机、个人电脑、服务器等。

MPU使用更强大的通用处理器核心，具有更高的性能和更复杂的指令集，适用于通用计算任务。

MPU通常具有更大的内存和存储容量，以支持运行复杂的应用程序和操作系统。

三、SOC

SOC指的是片上系统(System on Chip)，MCU只是芯片级的芯片，而SOC是系统级的芯片，它既像MCU那样有内置RAM、ROM同时又像MPU那样功能强大，不单运行简单的控制或运算程序，结合了MCU集成化与MPU强处理能力的优势，还可以存放系统级的代码，比如车机操作系统就运行在SOC芯片上。

高通的8155芯片就是一款目前最为强大的智能座舱SOC芯片，全称是SA8155P，它采用7纳米工艺制造，具有八个核心，算力为8TOPS（也就是每秒运算8万亿次），可以最多支持6个摄像头，可以连接4块2K屏幕或者3块4K屏幕，支持Wi-Fi6，支持5G，支持蓝牙5.0。目前在车载SOC芯片领域，高通是绝对的领先者，国产新能源汽车威马W6、小鹏P5、吉利星越L、蔚来ET7、集度汽车据称都采用了8155芯片作为车载的SOC主力。SA8155P车规级芯片的原型就是高通骁龙8155，目前国内还看不到有同一层次的竞争对手。车载SOC芯片等价于手机上的CPU。

总结

项目	MCU	MPU
运算bit数	主流8～32bit	最低32bit，主流64bit
工作频率	数兆到数百兆赫	主流是从几百兆赫到几千兆赫
架构	流水线系统或随机逻辑系统是主流(但有些是超级标量的)	是超级标量方式是主流
内存管理	可以有些外置内存，但主内存是内置的，有些内置缓存和MMC单元	外部内存是主流，有些内置缓存和MMC单元
命令集	基本算术运算，仅逻辑运算	除了基本算术运算、逻辑运算之外，还包括DSP指令和浮动少数点指令
价格	低	高
例子	ARM Cortex-M，(针对小面积/低功率控制器应用而开发的)	ARM Cortex-A(是以面向高性能应用程序的处理器为理念开发的)