谈谈CPU，MCU，SOC的区别和用途

很多刚学习嵌入式的同学困惑经常看到CPU，MCU，SOC这几个名词，难道是同一样东西吗？

其实不是。它们之间还是有区别的。

让我们深入了解它们之间的区别，探索它们在计算世界中各自的作用。

1. CPU（中央处理器）：

中央处理器，或称为CPU，是计算机的大脑。它是一块硅芯片，负责执行计算机程序中的指令。CPU包含运算单元、控制单元和缓存，通过时钟信号按照指令集执行各种操作。CPU是计算机的核心组件，掌握着整个系统的运行节奏。其实CPU就是个计算和控制逻辑的单元。

2. SoC（片上系统）：

片上系统，或称为SoC，是一种将多个功能集成到一个芯片上的设计。一个SoC通常包括CPU、内存、图形处理器、网络控制器、输入输出接口等多个组件。SoC常见于移动设备（如智能手机、平板电脑）和嵌入式系统，通过集成多个功能模块，提高了系统性能，同时降低了功耗和成本。

3. MCU（微控制器）：

微控制器，或称为MCU，是一种包含CPU核心、存储器和外设接口的微型计算机系统。与通用计算机不同，MCU通常用于嵌入式系统中，其设计旨在满足特定应用的需求。常见的应用包括家电、汽车控制系统、医疗设备等。MCU的特点是小巧、低功耗，适用于对成本和功耗有严格要求的场景。

下面我们在从应用的角度看看它们的不同

• 规模和用途：

  • CPU： 专注于通用计算，广泛应用于个人计算机、服务器等。
  • SoC： 集成多个功能组件，主要用于移动设备、嵌入式系统等。
  • MCU： 集成了计算、存储和通信功能，适用于嵌入式系统、物联网设备等。

• 集成度：

  • CPU： 通常作为独立的芯片存在。
  • SoC： 将多个功能集成在一个芯片上，提高了系统的紧凑性。
  • MCU： 与SoC类似，集成度较高，但规模通常更小。

• 应用领域：

  • CPU： 适用于各种通用计算任务。
  • SoC： 适用于移动设备、嵌入式系统、物联网等领域。
  • MCU： 适用于嵌入式系统、物联网、自动控制等特定领域。

• 功耗和性能：

  • CPU： 注重性能，功耗相对较高。
  • SoC： 追求平衡，兼顾性能和功耗。
  • MCU： 低功耗是其主要特点，性能相对较低。

为了让同学更好的理解，我们再举一些具体芯片的例子。

以下是一些System-on-Chip（SoC）处理器的例子：

1. 高通骁龙系列（Qualcomm Snapdragon Series）：

   • 例子：骁龙 888
   • 用于许多高端智能手机，在该SoC中集成了强大的CPU、GPU、DSP、调制解调器等各种组件。

2. 苹果A系列（Apple A-Series）：

   • 例子：A15 Bionic
   • 出现在苹果的iPhone和iPad设备中，苹果的A系列SoC以其性能和效率而闻名，集成了定制设计的CPU和GPU核心。

3. 三星Exynos系列（Samsung Exynos Series）：

   • 例子：Exynos 2100
   • 用于三星智能手机和平板电脑，Exynos系列包括集成了多核CPU、GPU和人工智能加速器的处理器。

4. 华为麒麟系列（HiSilicon Kirin Series）：

   • 例子：麒麟 990
   • 由华为的海思（HiSilicon）部门开发，麒麟SoC驱动了华为和荣耀等智能手机，具备人工智能功能和先进的图形处理。

5. 英伟达Tegra系列（NVIDIA Tegra Series）：

   • 例子：Tegra X1
   • 虽然Tegra更常见于NVIDIA的游戏产品，如SHIELD，但也用于其他多媒体和汽车应用。

6. 联发科天玑系列（MediaTek Dimensity Series）：

   • 例子：天玑 1200
   • 联发科的Dimensity系列针对各种设备，包括智能手机，具有多核CPU、先进GPU和集成5G调制解调器。

7. 英特尔Atom系列（Intel Atom Series）：

   • 例子：Atom x5-Z8350
   • 英特尔的Atom处理器通常用于平板电脑和嵌入式系统，提供了性能和功耗效率之间的平衡。

8. 树莓派Broadcom SoC：

   • 例子：Broadcom BCM2711（用于树莓派 4）
   • 尽管以单板计算机而闻名，但树莓派的SoC集成了适用于教育和业余项目的CPU、GPU等组件。

以下是一些微控制器（MCU）的例子，这些微控制器广泛应用于嵌入式系统、物联网设备和其他特定领域：

1. Microchip PIC系列：

   • 例子：PIC16F877A
   • Microchip的PIC系列微控制器是嵌入式系统中常见的选择，广泛应用于各种应用，如家电、自动化和传感器控制。

2. Atmel AVR系列：

   • 例子：ATmega328
   • AVR微控制器由Atmel（现在为Microchip旗下）开发，常用于Arduino开发板。它们在嵌入式系统和DIY项目中得到了广泛应用。

3. STMicroelectronics STM32系列：

   • 例子：STM32F4
   • STM32系列是一系列功能强大、灵活的ARM Cortex-M微控制器，适用于广泛的应用领域，包括工业控制和嵌入式系统。

4. NXP Kinetis系列：

   • 例子：Kinetis K64
   • NXP的Kinetis系列微控制器采用ARM Cortex-M内核，广泛应用于汽车电子、消费类电子和工业控制领域。

5. Espressif ESP系列：

   • 例子：ESP8266
   • Espressif的ESP系列主要用于物联网设备，具有集成的Wi-Fi和低功耗特性，常用于智能家居和物联网项目。

6. Renesas RX系列：

   • 例子：RX65N
   • Renesas的RX系列微控制器广泛应用于工业自动化、医疗设备和通信领域，具有高性能和低功耗的特点。

7. Texas Instruments MSP430系列：

   • 例子：MSP430G2553
   • MSP430系列微控制器是低功耗、高性能的选择，常用于便携式设备、传感器和电池供电的应用。