Bộ vi xử lý, vi điều khiển và bộ điều khiển logic khả trình là gì. Sự khác biệt giữa bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý là gì? Bộ vi xử lý và vi điều khiển

Sự khác biệt giữa bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển. và nhận được câu trả lời hay nhất

Trả lời từ Releboy[đạo sư]
BỘ VI XỬ LÝ - một bộ phận độc lập hoặc một phần của thiết bị xử lý thông tin máy vi tính, được chế tạo dưới dạng một hoặc một số mạch tích hợp lớn (về bản chất, đây là bộ não của bộ vi điều khiển). Sự ra đời của máy vi tính đơn chip gắn liền với sự khởi đầu của kỷ nguyên ứng dụng đại trà tự động hóa máy tính trong lĩnh vực quản lý. Rõ ràng, hoàn cảnh này đã định nghĩa thuật ngữ "bộ điều khiển" (bộ điều khiển tiếng Anh - bộ điều chỉnh, thiết bị điều khiển). Do sự sụt giảm sản xuất trong nước và việc nhập khẩu thiết bị ngày càng tăng, bao gồm cả thiết bị máy tính, thuật ngữ “vi điều khiển” (MK) đã thay thế thuật ngữ “máy vi tính đơn chip” được sử dụng trước đây. Bằng sáng chế đầu tiên cho máy vi tính một chip được cấp vào năm 1971 cho các kỹ sư M. Kochren và G. Boone, nhân viên của American Texas Instruments. Chính họ đã đề xuất đặt trên một con chip không chỉ bộ xử lý mà còn cả bộ nhớ và các thiết bị I/O. Khi thiết kế bộ vi điều khiển, một mặt cần có sự cân bằng giữa kích thước và chi phí, mặt khác là tính linh hoạt và hiệu suất. Đối với các ứng dụng khác nhau, sự cân bằng tối ưu của các thông số này và các thông số khác có thể khác nhau rất nhiều. Do đó, có một số lượng lớn các loại bộ vi điều khiển, khác nhau về kiến ​​trúc của mô-đun bộ xử lý, kích thước và loại bộ nhớ trong, một bộ thiết bị ngoại vi, loại vỏ, v.v. Trong khi 16-bit đa năng Bộ xử lý từ lâu đã được thay thế hoàn toàn bằng các mẫu hiệu quả hơn, bộ vi điều khiển 8 bit tiếp tục được sử dụng rộng rãi. Điều này là do có một số lượng lớn các ứng dụng không yêu cầu hiệu năng cao nhưng quan trọng là chi phí thấp. Đồng thời, có những bộ vi điều khiển có khả năng tính toán cao hơn, chẳng hạn như bộ xử lý tín hiệu số. Ngày nay, thuật ngữ vi điều khiển là một máy tính có thể điều khiển các thiết bị ngoại vi một cách tự động mà không cần sự can thiệp của người vận hành. Thường làm việc ở mức độ tự động hóa thấp hơn. Máy tính cá nhân hiện đại là bộ vi điều khiển mạnh mẽ và tốc độ cao nhằm thực hiện một số lượng lớn các hoạt động và chức năng với sự tham gia của người vận hành. Thu thập và xử lý thông tin từ bộ điều khiển. Được sử dụng ở mức độ tự động hóa cao.

Câu trả lời từ Yeerenky[đạo sư]
Theo như tôi biết thì bộ vi xử lý đã được lập trình sẵn. và bộ vi điều khiển có thể được lập trình theo ý muốn, tùy thuộc vào nhiệm vụ, cùng một bộ điều khiển có thể điều khiển hoạt động của một chỉ báo nhiều chữ số với cách đếm khác nhau, tạo tần số, điều khiển chuyển mạch của nhiều thiết bị khác nhau, ngay cả trên HF, kiểm soát hoạt động của giao diện (ví dụ: modem) chúng thường được sử dụng trong các thiết bị đa chức năng tương đối rẻ tiền, tùy thuộc vào thời điểm phát hành thiết bị, dịch vụ chức năng có thể khác nhau; nó được thiết lập bởi chương trình

Câu trả lời từ Vladimir Nikolaev[đạo sư]
Bộ vi điều khiển là một máy tính trên một con chip. Được thiết kế để điều khiển các thiết bị điện tử khác nhau và tương tác giữa chúng theo chương trình được nhúng trong bộ vi điều khiển. Không giống như bộ vi xử lý được sử dụng trong máy tính cá nhân, bộ vi điều khiển có chứa các thiết bị bổ sung tích hợp sẵn. Các thiết bị này thực hiện nhiệm vụ của mình dưới sự điều khiển của lõi vi xử lý của bộ vi điều khiển.

BỘ VI XỬ LÝ, BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ
CHƯƠNG TRÌNH KIỂM SOÁT LOGIC

Sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện tử đang thay đổi nhanh chóng cuộc sống của chúng ta và chúng ta nhận thấy điều này trước hết là trong lĩnh vực xã hội, lĩnh vực giao tiếp (giao tiếp) và giao tiếp. Điều đầu tiên bạn nghĩ đến về vấn đề này là máy tính, Internet và điện thoại di động. Chúng tôi có thể tự do tìm kiếm thông tin cần thiết và có cơ hội liên hệ với người đăng ký mong muốn, bất kể vị trí của chúng tôi. Chúng ta có thể được giáo dục từ xa và tham gia các nhóm dựa trên sở thích nghề nghiệp, xã hội hoặc văn hóa. Tất cả điều này trở nên khả thi phần lớn nhờ vào sự ra đời của bộ vi xử lý và việc tạo ra các hệ thống vi xử lý.

Có những biểu hiện nào khác về sự tiến bộ của vi điện tử thoạt nhìn không đáng chú ý nhưng lại đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta?

Đúng! Bộ vi xử lý và vi điều khiển được sử dụng rộng rãi trong điện tử tiêu dùng, điện tử ô tô, ứng dụng hàng không vũ trụ và quân sự, và tất nhiên là cả sản xuất công nghiệp.

Bài viết này tiết lộ một số khía cạnh của việc sử dụng hệ thống vi xử lý trong công nghệ và công nghiệp. Nếu văn bản tiếp theo có vẻ quá nặng và khó hiểu đối với bạn, chúng tôi khuyên bạn trước tiên nên đọc bài viết “Các nguyên tắc cơ bản của Khoa học Máy tính. Các thành phần của hệ thống vi xử lý."

• Bộ vi xử lý là gì?
• Một vi điều khiển là gì? Các tính năng của nó là gì?
• Bộ vi điều khiển được sử dụng ở đâu?
• Bộ vi điều khiển khác với bộ vi xử lý như thế nào?
• Bộ xử lý tín hiệu là gì?
• Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) là gì? Nó được xây dựng như thế nào?
• PLC được lập trình như thế nào?

Có thể bạn đã biết rằng bất kỳ máy tính nào cũng là một máy xử lý thông tin, bất kể nó thực hiện nhiệm vụ cụ thể nào. Thành phần trung tâm của máy tính là bộ vi xử lý. Nếu bạn hỏi một học sinh trung học: “Bộ vi xử lý là gì?”, rất có thể bạn sẽ nhận được câu trả lời “Bộ vi xử lý là trái tim của máy tính”.

Bộ vi xử lý là một thiết bị lập trình vi điện tử được thiết kế để xử lý thông tin và kiểm soát các quá trình trao đổi thông tin này như một phần của hệ thống vi xử lý (máy tính).

Tại sao lại là “vi điện tử”? Bởi vì bộ vi xử lý được sản xuất bằng công nghệ vi điện tử hiện đại dựa trên tinh thể bán dẫn. Thông tin trong hệ thống vi xử lý được truyền bằng xung điện. Về mặt cấu trúc, bộ vi xử lý được thực thi dưới dạng một vi mạch (đôi khi là nhiều vi mạch). Vi mạch bao gồm một vỏ bằng nhựa hoặc gốm, bên trong có đặt một lớp lót bán dẫn thu nhỏ (Hình 1). Tất cả các mạch điện tử của bộ vi xử lý đều được “vẽ” bằng tia laser trên lớp lót này. Đầu vào và đầu ra của mạch pad được kết nối với các dây dẫn kim loại nằm ở hai bên hoặc phía dưới thân chip.

MỘT)	b)

Cơm. 1. Mạch tích hợp (a) và cấu trúc bên trong của nó (b)

Tại sao bộ vi xử lý là “thiết bị lập trình”? Bởi vì các hệ thống vi xử lý nói chung có tính phổ quát, nghĩa là chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ xử lý thông tin. Và bộ vi xử lý được “điều chỉnh” để thực hiện một tác vụ cụ thể bằng cách sử dụng một chương trình - một danh sách tuần tự các lệnh máy.

Các thành phần cần thiết của bộ vi xử lý là các thanh ghi, bộ logic số học (ALU) và bộ điều khiển. Các thanh ghi được dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời, một đơn vị logic số học được dùng để thực hiện các phép toán số học và logic (tức là để xử lý dữ liệu). Bộ điều khiển chịu trách nhiệm thực hiện tuần tự các lệnh chương trình và chuyển hướng chính xác các luồng dữ liệu.

Bộ vi xử lý không thể tự hoạt động. Nó là liên kết trung tâm của hệ thống vi xử lý, hệ thống này cũng bao gồm các thiết bị bộ nhớ truy cập vĩnh viễn và ngẫu nhiên, thiết bị đầu vào và đầu ra thông tin, ổ đĩa từ cứng (còn gọi là “ổ cứng”), v.v. Các hệ thống vi xử lý như vậy thực sự được gọi là máy tính.

Máy tính cá nhân có thể có nhiều công dụng nhưng nó là một thiết bị khá đắt tiền và cồng kềnh. Nhưng làm thế nào để trang bị cho các thiết bị gia dụng, ô tô và thiết bị y tế những yếu tố trí tuệ? Làm thế nào để họ trở nên “thông minh”? Rõ ràng là bộ phận hệ thống của một máy tính thông thường không thể lắp đặt được trong máy điều hòa không khí gia đình. Điều này sẽ làm tăng chi phí của nó hai đến ba lần. Và là một phần của cái gọi là TV thông minh, chúng ta sẽ không tìm thấy một máy tính cá nhân riêng biệt ở dạng thông thường. Để tự động hóa loại công nghệ này, các thiết bị xử lý đặc biệt đã được phát triển và sản xuất - bộ vi điều khiển một chip (tiếng Anh: “Microcontroller”). Từ “control” trong tiếng Anh có nghĩa là “kiểm soát”, “quản lý”. Do đó, bộ vi điều khiển là một bộ vi xử lý đặc biệt được thiết kế để tự động hóa nhiều loại thiết bị và điều khiển hoạt động của chúng.

Vì thế, vi điều khiển là một thiết bị lập trình vi điện tử chuyên dụng được thiết kế để sử dụng trong các bộ điều khiển của nhiều sản phẩm kỹ thuật, hệ thống truyền dữ liệu và hệ thống điều khiển quá trình.

Bộ vi điều khiển được sử dụng trong các thiết bị gia dụng, thiết bị y tế, hệ thống điều khiển thang máy, điện thoại, bộ đàm và các phương tiện liên lạc khác, nhạc cụ điện tử và radio trên ô tô, thiết bị ngoại vi máy tính (bàn phím, cần điều khiển, máy in, v.v.), đèn giao thông, cổng tự động và rào chắn, đồ chơi tương tác dành cho trẻ em, ô tô, đầu máy xe lửa và máy bay, robot và máy móc công nghiệp.

Cơm. 2. Lĩnh vực ứng dụng của vi điều khiển.

Bộ vi điều khiển cũng được sử dụng rộng rãi trong điện tử ô tô. Ví dụ: một chiếc ô tô Peugeot 206 có 27 bộ vi điều khiển trên tàu và những chiếc ô tô cao cấp, chẳng hạn như BMW 7 Series, sử dụng hơn 60 bộ vi điều khiển. Chúng điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo thích ứng, điều khiển phun nhiên liệu, hệ thống chiếu sáng, động cơ gạt nước, cửa sổ chỉnh điện và gương chiếu hậu, v.v. (Hình 3).

Cơm. 3. Ứng dụng vi điều khiển trong điện tử ô tô
(dựa trên tài liệu của Microchip Technology).

Bộ vi điều khiển, không giống như bộ vi xử lý, thường có chiều rộng nhỏ (8 - 16 bit) và một bộ lệnh phong phú để thao tác các bit riêng lẻ. Các lệnh bit giúp điều khiển các thiết bị riêng biệt (nâng/hạ rào chắn, bật/tắt đèn, bộ sưởi, khởi động/dừng động cơ, mở/đóng van, v.v.) Các phương tiện cung cấp khả năng vận hành các bit riêng lẻ, các tín hiệu rời rạc đầu vào và đầu ra được gọi là bộ xử lý “lệnh bit”.

Một điểm khác biệt chính giữa bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý là chip điều khiển chứa tất cả các yếu tố cần thiết để xây dựng một hệ thống điều khiển đơn giản (và đôi khi khá phức tạp). Vì vậy, bên trong bộ vi điều khiển có bộ nhớ dữ liệu (RAM), bộ nhớ chương trình (bộ nhớ chỉ đọc), bộ tạo xung nhịp, bộ định thời, bộ đếm, cổng song song và cổng nối tiếp. Do đó, một hệ thống cấu hình tối thiểu dựa trên bộ vi điều khiển có thể bao gồm nguồn điện, chip điều khiển và một số phần tử thụ động (điện trở, tụ điện và bộ cộng hưởng thạch anh). Và đây thực ra không gì khác hơn là một chiếc máy tính mini bo mạch đơn dựa trên một con chip duy nhất, thích hợp để nhúng vào đối tượng điều khiển. Chi phí trung bình của một hệ thống được cấu hình tối thiểu là vài chục đô la (so sánh với chi phí trung bình của một máy tính cá nhân).

Kiến trúc vi điều khiển điển hình (Hình 4) chứa hệ thống điều khiển và đồng bộ hóa (1), đơn vị logic số học (2), các thanh ghi đa năng (3), bộ nhớ dữ liệu (4) và bộ nhớ chương trình (5), cổng ( 6), các thiết bị chức năng (bộ định thời, bộ đếm, bộ điều biến độ rộng xung, giao diện) và các thanh ghi để thiết lập chúng (7), hình. 4.

Cơm. 4. Kiến trúc của một bộ vi điều khiển điển hình.

Các chương trình dành cho vi điều khiển được tạo trong môi trường công cụ tích hợp đặc biệt ( Tiếng Anh.: TÔI tích hợp D phát triển E nvironment, IDE) Hợp ngữ (hướng dẫn máy) hoặc C++.

Vẫn còn phải nói thêm rằng hàng tỷ bộ vi điều khiển được bán trên khắp thế giới mỗi năm và cư dân trung bình của một quốc gia phát triển tiếp xúc với bộ vi điều khiển hàng chục lần trong ngày, đây là một phần không thể thiếu của môi trường công nghệ hiện đại.

Ngoài các bộ vi xử lý và vi điều khiển đa năng, thị trường còn cung cấp cái gọi là bộ xử lý tín hiệu được thiết kế đặc biệt để xử lý tín hiệu trong thời gian thực. Chúng được sử dụng trong các dụng cụ đo lường, thông tin liên lạc, truyền và phát lại các luồng âm thanh và video, hệ thống định vị, không gian và thiết bị quân sự.

Bộ xử lý tín hiệu (Tiếng Anh.: Dđiện tử S lửa P bộ xử lý, DSP) được đặc trưng bởi độ sâu bit và hiệu suất cao, đồng thời có các hướng dẫn đặc biệt trong hệ thống lệnh để thực hiện các thuật toán xử lý tín hiệu số (DSP) tiêu chuẩn. Cũng trên một chip, ngoài bộ phận xử lý, các bộ chuyển đổi tương tự sang số và kỹ thuật số sang tương tự cũng được triển khai. MỘT Thuế Cđiện tử P Bộ chuyển đổi (ADC) thay thế tín hiệu đầu vào liên tục bằng luồng dữ liệu số (mẫu) tương ứng. Tiếp theo, dữ liệu này được bộ phận xử lý xử lý, sau đó sử dụng C ifro- MỘT Thuế P Bộ chuyển đổi (DAC) chuyển đổi dữ liệu số đã được xử lý trở lại thành tín hiệu tương tự. Bằng cách này, bộ xử lý tín hiệu có thể làm tăng độ rõ nét của hình ảnh hoặc ngược lại, làm mờ nó, mã hóa và giải mã các luồng âm thanh và video, tái tạo thực tế ảo hoặc tăng cường trên màn hình, theo dõi các vật thể chuyển động ngay cả trong điều kiện nhiễu đáng kể và không đầy đủ. thông tin đầu vào.

Bộ vi xử lý đa năng	Vi điều khiển	Bộ xử lý tín hiệu	Khác (chip thần kinh, bộ xử lý cắt và lai)
Áp dụng: để xây dựng máy tính cá nhân, máy chủ và hệ thống đa bộ xử lý.	Áp dụng: để thực hiện các chức năng điều khiển và tự động hóa đơn giản.	Áp dụng: để triển khai các thuật toán phức tạp để xử lý dữ liệu theo luồng trong thời gian thực.	Áp dụng: để xây dựng các hệ thống thử nghiệm hoặc cụ thể độc đáo.
Đặc điểm: độ sâu bit cao, kiến trúc phổ quát.	Đặc điểm: bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu tích hợp, bộ xử lý bit, bộ định thời, bộ đếm, cổng, giao diện.	Đặc điểm: hiệu suất tính toán cao, các lệnh để thực hiện các thuật toán xử lý tín hiệu tiêu chuẩn, giao diện ADC, DAC hoặc phương tiện truyền thông tích hợp.	Đặc điểm: xây dựng một bộ xử lý trên nhiều chip, sự kết hợp của một số loại bộ xử lý trong một sản phẩm, kiến trúc cụ thể

Một loại thiết bị vi xử lý khác đã chiếm lĩnh thị trường trong 30–40 năm qua là cái gọi là bộ điều khiển logic khả trình.

P lập trình được L logic ĐẾN bộ điều khiển(PLC; Tiếng Anh.: P có thể lập trình được L logic C ontroller hoặc PLC) là một hệ thống vi xử lý chuyên dụng được sử dụng để tự động hóa các quy trình công nghệ cũng như các tổ hợp và lắp đặt công nghiệp nói chung (băng tải, bàn lăn, cần cẩu, máy nghiền, máy nghiền, máy phân loại, máy trộn, máy ép, máy đóng gói, tổ hợp sản xuất robot và linh hoạt, v.v. . . P.)

Tức là lĩnh vực ứng dụng chính của PLC là lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, chúng cũng được sử dụng để tự động hóa tòa nhà (kiểm soát việc ra vào cơ sở, điều khiển ánh sáng, sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí, điều khiển thang máy, thang cuốn, v.v.). PLC cũng có thể được sử dụng để tạo ra vi khí hậu trong nhà kính, trang trại gia cầm và các trang trại chăn nuôi.

Nói chung, PLC là một máy tính mini một bo mạch được xây dựng trên cơ sở bộ vi điều khiển đơn chip và được đặt trong một hộp có kích thước bằng viên gạch tiêu chuẩn. Ngoài ra còn có bộ điều khiển mô-đun (Hình 5). Đầu vào PLC có thể được kết nối với các nút, tiếp điểm cần điều khiển, công tắc (tức là bộ điều khiển), cảm biến và bộ truyền động (động cơ, đèn, bộ phận làm nóng, van, van, bộ truyền động, v.v.) PLC thăm dò theo chu kỳ các tín hiệu đầu vào (điều khiển) các bộ điều khiển và cảm biến) , thực thi chương trình người dùng (tính toán lại giá trị của các biến) và đưa ra các giá trị đầu ra thu được cho các bộ truyền động. Nghĩa là, PLC thực hiện lặp đi lặp lại cùng một chương trình (chương trình người dùng) theo chu kỳ.

Cơm. 5. Bộ điều khiển logic khả trình.

Ngoài việc thống nhất phần cứng (sử dụng kích thước tiêu chuẩn, mức điện áp, loại tín hiệu), sự lan rộng mang tính đột phá của PLC còn được tạo điều kiện thuận lợi nhờ các ngôn ngữ lập trình “kỹ thuật chung” trực quan đã được phát triển cho chúng. Giờ đây, để phát triển chương trình người dùng, không nhất thiết phải mời lập trình viên cao cấp. Một nhà công nghệ, thợ điện, nhà hóa học và tất nhiên, một chuyên gia tự động hóa có thể xử lý việc này (đôi khi tốt hơn). Và trong trường hợp các vấn đề phức tạp, các ngôn ngữ lập trình này sẽ xóa mờ ranh giới hiểu lầm giữa lập trình viên và kỹ sư. Chúng đều dễ hiểu như nhau đối với cả khách hàng (kỹ sư) và người thực hiện (lập trình viên).

Có 6 ngôn ngữ lập trình như vậy (5 ngôn ngữ được chuẩn hóa) và 4 trong số đó là ngôn ngữ trực quan (nghĩa là chương trình được nhập không phải ở dạng văn bản mà là một tập hợp các phần tử đồ họa (khối) được kết nối với nhau (Hình . 6).

Thông thường, cùng một bộ điều khiển có thể được lập trình bằng nhiều ngôn ngữ do người dùng lựa chọn. Để làm điều này, họ sử dụng các hệ thống phần mềm công cụ không chỉ cho phép phát triển chương trình mà còn gỡ lỗi chương trình bằng mô hình chương trình của bộ điều khiển (trên “trình mô phỏng”) hoặc ở chế độ giám sát (khi chương trình người dùng được thực thi bởi một bộ điều khiển). bộ điều khiển thực và bạn có thể theo dõi hoạt động của nó trên màn hình máy tính).

Sự thống nhất phần cứng và phần mềm của PLC giúp dễ dàng chuyển sang bộ điều khiển từ nhà sản xuất khác và chuyển chương trình từ nền tảng này sang nền tảng khác. Điều này làm tăng tính linh hoạt của hệ thống tự động hóa và thúc đẩy sự phát triển đổi mới mang tính cạnh tranh của thị trường.

Bạn có thể nghiên cứu chi tiết hoạt động của hệ thống vi xử lý, tìm hiểu cách phát triển và lập trình ứng dụng máy tính mini và bộ điều khiển logic lập trình cho các nhiệm vụ tự động hóa tại Đại học Khai thác Quốc gia.

Khi bạn bắt đầu tìm hiểu về bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển, câu hỏi đầu tiên bạn có thể có là "này...sự khác biệt giữa chúng là gì?" Bài viết này sẽ phác thảo những điểm tương đồng và khác biệt chính giữa bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý. Về cơ bản, đây sẽ là một so sánh đơn giản giữa cả hai thiết bị vi tính.

Mục đích chính của bộ vi xử lý và vi điều khiển là thực hiện một số thao tác nhất định - tìm nạp các lệnh (hoặc lệnh) từ bộ nhớ, thực hiện các lệnh này (thực hiện các phép toán số học, logic) và xuất kết quả ra thiết bị đầu ra. Cả hai thiết bị đều có khả năng liên tục chọn lệnh từ bộ nhớ và tiếp tục thực hiện các lệnh đó cho đến khi tắt nguồn. Lệnh là một tập hợp các bit. Các hướng dẫn này luôn được lấy từ vùng lưu trữ gọi là bộ nhớ. Bây giờ chúng ta hãy xem sơ đồ khối của hệ thống vi xử lý và hệ thống vi điều khiển.

Nếu nhìn kỹ vào sơ đồ khối này, bạn có thể thấy bộ vi xử lý có nhiều thiết bị phụ trợ, chẳng hạn như bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), giao diện nối tiếp, bộ định thời, cổng vào/ra, v.v. Tất cả các thiết bị này tương tác với bộ vi xử lý thông qua bus hệ thống. Nghĩa là, tất cả các thiết bị phụ trợ trong hệ thống vi xử lý đều ở bên ngoài. Bus hệ thống bao gồm bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển.

Sơ đồ khối này cho thấy một hệ thống vi điều khiển. Vậy sự khác biệt chính mà chúng ta thấy là gì? Tất cả các thiết bị phụ trợ như ROM, RAM, giao diện nối tiếp, cổng I/O đều ở bên trong. Trong trường hợp này, không cần phải ghép nối các thiết bị này, cách làm này có thể tiết kiệm rất nhiều thời gian cho các nhà phát triển hệ thống. Nghĩa là, một bộ vi điều khiển không gì khác hơn là một hệ thống vi xử lý với tất cả các thiết bị phụ trợ bên trong một con chip. Ở đây không yêu cầu tương tác bên ngoài bắt buộc, trừ khi bạn cần làm việc với bộ nhớ ngoài, mô-đun ADC/DAC và các thiết bị tương tự khác. Để đảm bảo hoạt động của bộ vi điều khiển, bạn chỉ cần cấp điện áp nguồn DC cho nó, kết nối mạch đặt lại và nếu cần, bộ tạo dao động thạch anh để tạo xung nhịp.

Vậy là bây giờ chúng ta đã hiểu được sự khác biệt cơ bản giữa bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý. Bây giờ hãy so sánh một số tính năng của cả hai hệ thống.

So sánh

Như bạn đã biết, các thiết bị phụ trợ trong hệ thống vi xử lý là bên ngoài và trong hệ thống vi điều khiển chúng là bên trong. Bộ vi điều khiển cung cấp bảo vệ mã trong khi hệ thống vi xử lý không cung cấp bất kỳ hệ thống bảo vệ nào. Nghĩa là, trong các bộ vi điều khiển, có thể “khóa” bộ nhớ chương trình bên trong để ngăn không cho mạch điện bên ngoài đọc nó. Được rồi, nhưng đây chỉ là những điểm khác biệt chính, bạn sẽ khám phá thêm khi làm việc với các thiết bị này. Ví dụ, do hệ thống vi xử lý yêu cầu giao tiếp bên ngoài với các thiết bị phụ trợ nên thời gian tạo mạch sẽ lâu hơn, kích thước thiết bị sẽ lớn hơn và mức tiêu thụ điện năng cũng sẽ tăng lên so với hệ thống vi điều khiển.

Thật ngạc nhiên khi một phần công nghệ nhỏ đã thay đổi bộ mặt của máy tính cá nhân. Từ bộ vi xử lý thương mại đầu tiên (4-bit 4004), được Intel phát triển vào năm 1971 cho Itanium 2 64-bit tiên tiến và linh hoạt hơn, công nghệ bộ vi xử lý đã chuyển sang lĩnh vực hoàn toàn mới của kiến ​​trúc thế hệ tiếp theo. Những tiến bộ trong công nghệ vi xử lý đã làm cho máy tính cá nhân nhanh hơn và đáng tin cậy hơn bao giờ hết. Nếu bộ vi xử lý là trái tim của hệ thống máy tính thì bộ vi điều khiển là bộ não. Cả bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển thường được sử dụng đồng nghĩa với nhau do chúng có chung các tính năng chung và được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng thời gian thực. Tuy nhiên, họ có những điểm khác biệt.

Bộ vi xử lý là gì?

Bộ vi xử lý là một con chip dựa trên silicon tích hợp chỉ có bộ xử lý trung tâm. Nó là trái tim của hệ thống máy tính, được thiết kế để thực hiện nhiều nhiệm vụ liên quan đến dữ liệu. Bộ vi xử lý không có RAM, ROM, chân IO, bộ hẹn giờ hoặc các thiết bị ngoại vi khác trên chip. Chúng phải được thêm vào từ bên ngoài để làm cho chúng hoạt động được. Nó bao gồm một ALU, xử lý tất cả các phép toán số học và logic; một đơn vị điều khiển quản lý và điều khiển luồng hướng dẫn trong toàn hệ thống; và Register Array, lưu trữ dữ liệu từ bộ nhớ để truy cập nhanh. Chúng dành cho các ứng dụng có mục đích chung như các hoạt động logic trong hệ thống máy tính. Nói một cách đơn giản, nó là một bộ xử lý có đầy đủ chức năng trên một mạch tích hợp duy nhất được hệ thống máy tính sử dụng để thực hiện công việc của mình.

Một vi điều khiển là gì?

Bộ vi điều khiển giống như một máy tính mini có bộ xử lý, cũng như RAM, ROM, cổng nối tiếp, bộ hẹn giờ và thiết bị ngoại vi I/O, tất cả đều được tích hợp trong một con chip. Nó được thiết kế để thực hiện các tác vụ cụ thể đòi hỏi mức độ kiểm soát nhất định, chẳng hạn như điều khiển từ xa của TV, bảng hiển thị LED, đồng hồ thông minh, xe cộ, điều khiển đèn giao thông, kiểm soát nhiệt độ, v.v. Nó là một thiết bị chất lượng cao với bộ vi xử lý, bộ nhớ và Các cổng I/O trên một chip. Đây là bộ não của hệ thống máy tính và chứa đủ mạch điện để thực hiện một số chức năng nhất định mà không cần bộ nhớ ngoài. Vì không có thành phần bên ngoài nên mức tiêu thụ điện năng ít hơn, khiến nó trở nên lý tưởng cho các thiết bị chạy bằng pin. Nói một cách đơn giản, bộ vi điều khiển là một hệ thống máy tính hoàn chỉnh với ít phần cứng bên ngoài hơn.

Sự khác biệt giữa bộ vi xử lý và vi điều khiển

1) Công nghệ sử dụng trong bộ vi xử lý và vi điều khiển

Bộ vi xử lý là một con chip silicon đa năng có thể lập trình được, là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống máy tính. Nó giống như trái tim của một hệ thống máy tính, bao gồm ALU (Đơn vị logic số học), bộ điều khiển, bộ giải mã lệnh và một dãy các thanh ghi. Mặt khác, bộ vi điều khiển là trái tim của hệ thống nhúng, là sản phẩm phụ của công nghệ bộ vi xử lý.

2) Kiến trúc bộ vi xử lý và vi điều khiển

Bộ vi xử lý đơn giản là một mạch tích hợp không có chân RAM, ROM hoặc I/O. Về cơ bản, nó đề cập đến đơn vị xử lý trung tâm của hệ thống máy tính, có nhiệm vụ truy xuất, giải thích và thực thi các lệnh được đưa ra cho nó. Nó kết hợp các chức năng của CPU vào một mạch tích hợp duy nhất. Mặt khác, bộ vi điều khiển là những thiết bị mạnh hơn có chứa mạch vi xử lý và có RAM, IO và bộ xử lý trong một chip duy nhất.

3) Hoạt động của bộ vi xử lý và vi điều khiển

Bộ vi xử lý yêu cầu một bus ngoài để kết nối với các thiết bị ngoại vi như RAM, ROM, Analog và Digital IO, cũng như các cổng nối tiếp. ALU thực hiện tất cả các phép toán số học và logic đến từ bộ nhớ hoặc thiết bị đầu vào và thực hiện kết quả trên thiết bị đầu ra. Bộ vi điều khiển là một thiết bị nhỏ với tất cả các thiết bị ngoại vi được tích hợp trong một con chip duy nhất và được thiết kế để thực hiện các tác vụ cụ thể như chạy chương trình để điều khiển các thiết bị khác.

4) Bộ nhớ dữ liệu trong bộ vi xử lý và vi điều khiển

Bộ nhớ dữ liệu là một phần của PIC, chứa các thanh ghi chức năng đặc biệt và các thanh ghi mục đích chung. Nó lưu trữ dữ liệu tạm thời và lưu trữ kết quả trung gian. Bộ vi xử lý thực hiện nhiều lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ và gửi kết quả đến đầu ra. Bộ vi điều khiển chứa một hoặc nhiều bộ xử lý cùng với RAM và các thiết bị ngoại vi khác. CPU lấy lệnh từ bộ nhớ và thực thi kết quả.

5) Lưu trữ trong bộ vi xử lý và vi điều khiển

Bộ vi xử lý dựa trên kiến ​​trúc von Neumann (còn được gọi là mô hình von Neumann và kiến ​​trúc Princeton), trong đó bộ điều khiển nhận hướng dẫn bằng cách gán tín hiệu điều khiển cho phần cứng và giải mã chúng. Ý tưởng là lưu trữ các lệnh trong bộ nhớ cùng với dữ liệu mà lệnh đó thực hiện. Mặt khác, bộ vi điều khiển dựa trên kiến ​​trúc Harvard, trong đó các lệnh và dữ liệu chương trình được lưu trữ riêng biệt.

6) Ứng dụng vi xử lý và vi điều khiển

Bộ vi xử lý là một thiết bị bộ nhớ chung một chip và được nhúng trong một số ứng dụng như điều khiển BOM, điều khiển đèn giao thông, điều khiển nhiệt độ, dụng cụ kiểm tra, hệ thống giám sát thời gian thực, v.v. điều khiển, chẳng hạn như dụng cụ y tế chất lượng cao, hệ thống điều khiển động cơ ô tô, bộ sạc năng lượng mặt trời, máy chơi game, điều khiển đèn giao thông, thiết bị điều khiển công nghiệp, v.v.

Bộ vi xử lý và vi điều khiển: Biểu đồ so sánh

Tóm tắt về bộ vi xử lý và vi điều khiển

Sự khác biệt chính giữa các thuật ngữ này là sự hiện diện của các thiết bị ngoại vi. Không giống như bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý không có bộ nhớ tích hợp, ROM, cổng nối tiếp, bộ hẹn giờ hoặc các thiết bị ngoại vi khác tạo nên hệ thống. Cần có một bus bên ngoài để liên lạc với các thiết bị ngoại vi. Mặt khác, một bộ vi điều khiển có tất cả các thiết bị ngoại vi như CPU, RAM, ROM và IO được tích hợp trong một con chip. Nó có một bus điều khiển nội bộ mà người thiết kế không thể truy cập được. Vì tất cả các thành phần được đóng gói thành một con chip duy nhất nên nó rất nhỏ gọn, lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn. Bộ vi xử lý là trái tim của hệ thống máy tính và bộ vi điều khiển là bộ não.

Sự khác biệt chính: Sự khác biệt giữa bộ vi xử lý và vi điều khiển là sự hiện diện của RAM, ROM và các thiết bị ngoại vi khác trong bộ vi điều khiển. Bộ vi xử lý chỉ chứa bộ xử lý và không có thành phần nào khác.

Bộ vi xử lý và vi điều khiển đều là bộ xử lý chính được sử dụng để vận hành máy tính. Chức năng của cả hai bộ xử lý đều giống nhau. Sự khác biệt chính giữa hai loại này là bộ vi xử lý thực hiện các chức năng khác nhau, trong khi bộ vi điều khiển là máy tính nhỏ được thiết kế cho các tác vụ cụ thể. Bài viết này giúp bạn tìm ra nhiều điểm khác biệt hơn giữa hai bộ xử lý.

Bộ vi xử lý thường được gọi là bộ xử lý trung tâm hoặc bộ xử lý máy vi tính. Nó được cho là trái tim và bộ não của một cỗ máy vi tính.

Một bộ vi xử lý là cần thiết để thực hiện nhiều nhiệm vụ. Nó là một máy tính nhỏ được sử dụng để thực hiện các phép toán số học và logic như điều khiển hệ thống, lưu trữ dữ liệu, v.v. Bộ vi xử lý xử lý dữ liệu đầu vào hoặc đầu ra của các thiết bị ngoại vi và đưa ra chức năng trả về kết quả. Bộ vi xử lý thương mại đầu tiên được Intel phát hành vào tháng 11 năm 1971 và được gọi là 4004; nó là một bộ vi xử lý 4-bit.

Các hoạt động được thực hiện bởi bộ vi xử lý đều có mục đích chung. Do đó, việc thực hiện bất kỳ thao tác logic nào trên máy vi tính được coi là cần thiết. Bộ vi xử lý được cấu hình trên chip; nó được làm từ các bóng bán dẫn thu nhỏ và một số phần tử mạch khác trên một IC bán dẫn duy nhất để thực hiện các nhiệm vụ của nó trong máy tính. Nó được viết tắt là "µP" hoặc "uP". Có năm loại bộ xử lý chính:

• Bộ hướng dẫn vi xử lý toàn diện
• Bộ vi xử lý với tập lệnh rút gọn
• Bộ xử lý siêu vô hướng
• Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng
• Bộ đa xử lý tín hiệu số

Bộ vi điều khiển là một máy tính nhúng được tối ưu hóa để điều khiển các thiết bị điện. Nó là một thiết bị bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ và các thiết bị đầu vào/đầu ra trên một con chip. Nó được cho là trái tim của một hệ thống nhúng.

Bộ vi điều khiển có bản chất cụ thể cho nhiệm vụ mà chúng được yêu cầu thực hiện. Nó có một bộ vi xử lý trên bo mạch để thực hiện tất cả các hoạt động logic của thiết bị. Sau khi bộ vi điều khiển được lập trình, nó có thể tự vận hành với một bộ hướng dẫn được lưu trữ và có thể thực hiện các thao tác hoặc nhiệm vụ khi cần thiết. Nó được dự định là tự cung tự cấp và có lợi nhuận. Ngoài ra, bộ vi điều khiển còn đại diện cho một tập hợp các phân số trong hệ thống, là thành phần cơ bản để đóng gói bảng mạch in. Một "hệ thống máy tính cố định" được thiết kế để thực hiện lặp đi lặp lại một hoặc nhiều chức năng trong thời gian thực. Hệ thống này được tích hợp vào phần cứng và các bộ phận cơ giới của một máy vi tính.

Bộ vi điều khiển được thiết kế để thực hiện các hoạt động cụ thể giúp điều khiển các hệ thống cụ thể. Nó được viết tắt là "uC", "µC" hoặc "MCU".

Bộ vi điều khiển giống như một máy tính nhỏ trong đó CPU, bộ nhớ như RAM và ROM, thiết bị ngoại vi I/O, bộ hẹn giờ, bộ đếm được tích hợp thành một mạch tích hợp, tức là. IC. Chúng dễ dàng kết nối với các thiết bị ngoại vi bên ngoài như cổng nối tiếp, ADC, DAC, Bluetooth, Wi-Fi, v.v. Ở đây, quá trình ghép nối nhanh hơn so với ghép nối bộ vi xử lý. Trong hầu hết các trường hợp, bộ vi điều khiển sử dụng kiến ​​trúc RISC hoặc CISM để thực hiện các tác vụ trên các máy khác nhau. Các loại vi điều khiển khác nhau:

• vi điều khiển 8-bit
• vi điều khiển 16-bit
• vi điều khiển 32-bit
• Bộ vi điều khiển tích hợp
• Bộ vi điều khiển tích hợp

So sánh giữa bộ vi xử lý và vi điều khiển: