?MPU（微處理單元）是一種根據(jù)程序執(zhí)行數(shù)值和邏輯計(jì)算的半導(dǎo)體設(shè)備。

又稱(chēng)微處理器，在計(jì)算機(jī)中起著核心作用。計(jì)算機(jī)剛開(kāi)發(fā)時(shí)，半導(dǎo)體技術(shù)僅限于在單個(gè)芯片上集成幾千個(gè)晶體管，但最近已能夠集成十億個(gè)晶體管，并且 MPU 中集成的功能增加為使設(shè)備更小、更輕、更節(jié)能做出了巨大貢獻(xiàn)。

MPU的應(yīng)用

所有計(jì)算機(jī)都有一個(gè) MPU。計(jì)算機(jī)的核心部分由MPU，以及內(nèi)存、SSD、HDD等存儲(chǔ)設(shè)備，以及鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器、音箱等輸入輸出設(shè)備組成。

如今的設(shè)備除了標(biāo)配連接互聯(lián)網(wǎng)的接口外，還可能配備用于圖形處理的GPU（Graphics Processing Unit）和用于AI處理的矢量處理器，還用于3DCG和各類(lèi)識(shí)別。

與 MPU 類(lèi)似的設(shè)備是MCU?（微控制單元）。 MPU 主要用于計(jì)算機(jī)等通用產(chǎn)品，而 MCU 則用于 AV 設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、汽車(chē)等家用電器，并且僅用于控制設(shè)備等有限的用途。

近年來(lái)，隨著越來(lái)越多的產(chǎn)品在智能手機(jī)等用途有限的設(shè)備上運(yùn)行用戶程序，MPU和MCU之間的界限變得越來(lái)越模糊。

MPU原理

MPU 包含一個(gè)中央處理單元 (CPU)，它處理從內(nèi)存讀取的指令和數(shù)據(jù)。它還具有內(nèi)置的內(nèi)存管理單元，可在程序看到的邏輯地址和硬件看到的物理地址之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并具有內(nèi)置的高速緩存，以加快內(nèi)存訪問(wèn)并減少程序處理時(shí)間。

整個(gè) MPU 依靠?jī)?nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘運(yùn)行。一些 MPU 的時(shí)鐘速度高達(dá)數(shù) GHz，每秒可以執(zhí)行數(shù)十億次計(jì)算。

MPU的處理結(jié)果還被發(fā)送到顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等輸出設(shè)備，并控制各設(shè)備的運(yùn)行。

MPU 的類(lèi)型

根據(jù) MPU 架構(gòu)，MPU 大致可分為兩種類(lèi)型：CISC 和 RISC。架構(gòu)代表一種設(shè)計(jì)理念，具體來(lái)說(shuō)是一套指令集。

指令集是MPU直接讀取的一組指令，用0和1表示。普通編程使用所謂的高級(jí)語(yǔ)言，通過(guò)OS編譯器轉(zhuǎn)換成以0/1表示的指令集，由MPU執(zhí)行。

1.CISC

CISC（復(fù)雜指令集）是一種通過(guò)一條指令執(zhí)行一系列復(fù)雜過(guò)程的方法。它是一種旨在通過(guò)使用盡可能少的指令完成處理來(lái)提高微控制器性能的操作方法。

有些指令執(zhí)行的操作比較簡(jiǎn)單，這種情況下指令的位長(zhǎng)就縮短了，這種指令集稱(chēng)為變長(zhǎng)指令集，可以使程序的大小更加緊湊。因此，它通常用于控制目的，其中僅將預(yù)定的程序?qū)懭雰?nèi)置 ROM 并進(jìn)行處理。

2. RISC

RISC（精簡(jiǎn)指令集）是一種每條指令僅執(zhí)行簡(jiǎn)單過(guò)程的系統(tǒng)，這使得每條指令的執(zhí)行速度更快。該方法通過(guò)增加時(shí)鐘的工作頻率和更頻繁地執(zhí)行指令來(lái)提高微控制器的性能。在RISC中，指令的位長(zhǎng)是固定的，也稱(chēng)為定長(zhǎng)指令集，適用于計(jì)算機(jī)等通用用途。

雖然不如上述兩種類(lèi)型常見(jiàn)，但也有一類(lèi)稱(chēng)為 VLIW（超長(zhǎng)指令字）的 MPU，其指令長(zhǎng)度為 128 位或更長(zhǎng)，可以高速同時(shí)執(zhí)行多條指令。