详解嵌入式处理器的四大分类

根据通用计算机与嵌入式系统的分类，可以把微处理器分为通用处理器与嵌入式处理器两类。通用处理器以x86体系结构的产品为代表，目前，基本为Intel和AMD两家公司所垄断。通用处理器针对通用计算机的需要进行设计，追求更快的计算速度、更大的数据吞吐率，从8位、16位、32位、到64位一代代发展过来。有时通用处理器也会应用在一些需要很高计算性能的嵌入式系统中，比如在一些PC104、CompactPCI的主控板上可见到Celoron、Pentium处理器，这是通用计算机技术在嵌入式领域的一种应用。

如今，在整个嵌入式领域里，通用处理器的应用只是凤毛麟角，真正的主角当然是各色嵌入式处理器。因为嵌入式系统有应用针对性的特点，不同的系统对处理器要求千差万别，因此嵌入式处理器种类繁多，据不完全统计，全世界嵌入式处理器的种类已经超过1000种，流行的体系结构有30多个。所有嵌入式处理器中，8051体系的占有多半，生产8051单片机的半导体厂家有20多个，共350多种衍生产品。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器，越来越多的公司有自己的处理器设计部门。

嵌入式系统中的处理器可以分成下面四大类类：

1、嵌入式微处理器

嵌入式微处理器字长一般为16位或32位，Intel、AMD、Motorola、ARM等公司提供很多这样的处理器产品。嵌入式微处理器通用性比较好、处理能力较强、可扩展性好、寻址范围大、支持各种灵活的设计，且不限于某个具体的应用领域。

在实践应用中，嵌入式微处理器需要在芯片外配置RAM和ROM，根据应用要求往往要扩展一些外部接口设备，如网络接口、GPS、A/D接口等。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称之为单板计算机。

嵌入式微处理器在通用性上有点类似通用处理器，但前者在功能、价格、功耗、芯片封装、温度适应性、电磁兼容方面更适合嵌入式系统应用要求。嵌入式处理器有很多种类型，如xScale、Geode、PowerPC、MIPS、ARM等处理器系列。

2、嵌入式微控制器

嵌入式微控制器又称单片机，已经经历了近30年的发展历史，目前在嵌入式系统中仍然有着极其广泛的应用。这种处理器内部集成RAM、各种非易失性存储器、总线控制器、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要功能和外设。

其跟嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是将计算机最小系统所需要的部件及一些应用需要的控制器/外部设备集成在一个芯片上，实现单片化，使得芯片尺寸大大减小，从而使系统总功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。MCU品种丰富、价格低廉，目前占嵌入式系统约70%以上的市场份额。

3、嵌入式DSP

在数字化时代数字信号处理是一门应用广泛的技术，如数字滤波、FFT、谱分析、语音编码、视频编码等、数据编码、雷达目标提取等等，传统微处理器在进行这类计算操作时的性能较低，专门的数字信号处理芯片——DSP也就应运而生，DSP的系统结构和指令系统针对数字信号处理进行了特殊设计，因而在执行相关操作时具有很高的效率。在应用中，DSP总是完成某些特定的任务，硬件和软件需要为应用进行专门定制，因此DSP是一种嵌入式处理器。

4、嵌入式片上系统

在某一类特定的应用对嵌入式系统的性能、功能、接口有相似的要求，针对嵌入式系统的这个特点，利用大规模集成电路技术将某一类应用需要的大多数模块集成在一个芯片上，从而在芯片上实现一个嵌入式系统大部分核心功能，这种处理器就是SOC。

SOC把微处理器和特定应用中常用的模块集成在一个芯片上，应用时往往只需要在SOC外部扩充内存、接口驱动、一些分立元件及供电电路就可以构成一套实用的系统，极大地简化了系统设计的难度，同时还有利于减小电路板面积、降低系统成本、提高系统可靠性。SOC是嵌入式处理器的一个重要发展趋势。

嵌入式微控制器和SOC都具有高集成度的特点，将计算机小系统的全部或大部分集成在单个芯片中，有些文献将嵌入式微控制器归为SOC。后续为了更清晰地描述，将内部集成了RAM和ROM存储器、主要用于控制的单片机称为微控制器，而所说的SOC则没有内置的存储器，以嵌入式微处理器为核心、集成各种应用需要的外部设备控制器，具有较强的计算性能。