Hệ thống nhúng - Bộ xử lý

Bộ xử lý là trái tim của một hệ thống nhúng. Nó là đơn vị cơ bản nhận đầu vào và tạo ra đầu ra sau khi xử lý dữ liệu. Đối với một nhà thiết kế hệ thống nhúng, cần phải có kiến thức về cả vi xử lý và vi điều khiển.

Bộ xử lý trong một hệ thống

Một bộ xử lý có hai đơn vị thiết yếu -

Bộ điều khiển luồng chương trình (CU)
Đơn vị thực thi (EU)

CU bao gồm một đơn vị tìm nạp để tìm nạp các lệnh từ bộ nhớ. EU có các mạch thực hiện các hướng dẫn liên quan đến hoạt động truyền dữ liệu và chuyển đổi dữ liệu từ dạng này sang dạng khác.

EU bao gồm Đơn vị số học và lôgic (ALU) và cả các mạch thực hiện các lệnh cho một tác vụ điều khiển chương trình như ngắt hoặc nhảy đến một bộ lệnh khác.

Bộ xử lý chạy các chu kỳ tìm nạp và thực hiện các lệnh theo trình tự giống như khi chúng được tìm nạp từ bộ nhớ.

Các loại bộ xử lý

Bộ xử lý có thể thuộc các loại sau:

Bộ xử lý mục đích chung (GPP)
- Microprocessor
- Microcontroller
- Bộ xử lý nhúng
- Bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số
- Bộ xử lý phương tiện
Bộ xử lý hệ thống ứng dụng cụ thể (ASSP)
Bộ xử lý hướng dẫn ứng dụng cụ thể (ASIP)
(Các) lõi GPP hoặc (các) lõi ASIP trên Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC) hoặc mạch Tích hợp quy mô rất lớn (VLSI).

Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý là một chip VLSI duy nhất có một CPU. Ngoài ra, nó cũng có thể có các đơn vị khác như huấn luyện viên, đơn vị số học xử lý dấu phẩy động và đơn vị pipelining giúp xử lý các lệnh nhanh hơn.

Chu kỳ tìm nạp và thực thi của bộ vi xử lý thế hệ trước được hướng dẫn bởi tần số xung nhịp có thứ tự ~ 1 MHz. Bộ vi xử lý hiện hoạt động ở tần số xung nhịp 2GHz

Vi điều khiển

Bộ vi điều khiển là một đơn vị VLSI đơn chip (còn được gọi là microcomputer), mặc dù có khả năng tính toán hạn chế, có khả năng đầu vào / đầu ra nâng cao và một số đơn vị chức năng trên chip.

CPU	RAM	ROM
Cổng I / O	Hẹn giờ	Cổng COM nối tiếp

Vi điều khiển đặc biệt được sử dụng trong các hệ thống nhúng cho các ứng dụng điều khiển thời gian thực với bộ nhớ chương trình trên chip và các thiết bị.

Bộ vi xử lý so với Bộ vi điều khiển

Bây giờ chúng ta hãy xem xét sự khác biệt đáng chú ý nhất giữa bộ vi xử lý và vi điều khiển.

Bộ vi xử lý	Vi điều khiển
Bản chất vi xử lý là đa nhiệm. Có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng một lúc. Ví dụ, trên máy tính, chúng ta có thể chơi nhạc trong khi soạn thảo văn bản trong trình soạn thảo văn bản.	Định hướng nhiệm vụ đơn lẻ. Ví dụ, máy giặt được thiết kế chỉ để giặt quần áo.
RAM, ROM, Cổng I / O và Bộ hẹn giờ có thể được thêm bên ngoài và có thể khác nhau về số lượng.	Không thể thêm RAM, ROM, Cổng I / O và Bộ hẹn giờ bên ngoài. Các thành phần này phải được nhúng với nhau trên một con chip và được cố định theo số lượng.
Nhà thiết kế có thể quyết định số lượng bộ nhớ hoặc cổng I / O cần thiết.	Số cố định cho bộ nhớ hoặc I / O làm cho một bộ vi điều khiển trở nên lý tưởng cho một nhiệm vụ cụ thể nhưng hạn chế.
Hỗ trợ bên ngoài của bộ nhớ ngoài và các cổng I / O làm cho hệ thống dựa trên bộ vi xử lý nặng hơn và đắt hơn.	Các bộ vi điều khiển có trọng lượng nhẹ và rẻ hơn một bộ vi xử lý.
Các thiết bị bên ngoài đòi hỏi nhiều không gian hơn và mức tiêu thụ điện năng của chúng cao hơn.	Hệ thống dựa trên vi điều khiển tiêu thụ ít điện năng hơn và tốn ít không gian hơn.