8位還是32位，微處理器怎么選？

另一個原因是ARM處理器比8051核心具有更多的自由使用堆疊。通常情況下，8051裝置針對每次函式呼叫僅在堆疊上儲存返回位址(2位元組)，透過通常分配給堆疊的靜態變數處理大量的任務。在某些情況下，這會產生問題，因為這會造成函數預設不可重入。然而，這也意味著必須保留的堆疊空間很小，且完全可預測，這在RAM容量有限的MCU中至關重要。

舉個簡單的例子，試驗者設計了以下程式，然后測量funcB內部的堆疊深度，發現M0+核心的堆疊用了四十八個位元組，而8051核心的堆疊僅用了十六個位元組。當然，8051核心還靜態配置了八個位元組的RAM，總共用了二十四個位元組。在較大的系統中，這個差異顯得微不足道，但是在僅有256位元組的ARM的系統中，這就變得很重要。

架構細節之考量

假設有基于ARM和基于8051的MCU各一個，配有所需的周邊，那么對于較大的系統或需要重點考慮易用性的應用來說，ARM裝置是更好的選擇。如果首要考量的是低成本/小尺寸，那么8051裝置將是更好的選擇。本文以下對于每種架構更擅長的應用進行更詳細的分析，同時也劃分出一般原則。

影響延時因素

兩種架構的中斷和函式呼叫延時存在很大差異，8051比ARM Cortex-M核心更快。

此外，高階周邊匯流排(APB)配備的周邊也會影響延時，這是因為資料必須透過APB和AMBA高性能匯流排(AHB)傳輸。最后，當使用高頻核心時脈時，許多基于Cortex-M的MCU需要分配APB時脈，這也增加了周邊延時。

試驗者做了個簡單的實驗，實驗中的中斷是透過I/O引腳觸發的。該中斷對引腳發出一些訊號，并根據引發中斷的引腳更新標志，之后再量測其部分參數的變化。

8051核心在中斷服務程式(ISR)進入和退出時顯示出優勢。但是，隨著中斷服務程式(ISR)越來越大和執行時間的增加，這些延遲將變得微不足道。和既有原則一致，系統越大，8051的優勢越小。此外，如果中斷服務程式(ISR)涉及到大量資料移轉或大于8位元的整數資料運算，中斷服務程式(ISR)執行時間的優勢將轉向ARM核心。例如，一個采用新樣本更新16位元或32位元轉動平均(Rolling Average)的ADC ISR可能在ARM裝置上執行的更快。

8051核心的基本功能是控制代碼，其中對于變數的存取是分散的，并且使用了許多控制邏輯(If、Case等)。8051核心在處理8位元資料時也是非常有效的，而ARM Cortex-M核心擅長資料處理和32位元運算。此外，32位元資料通道使得ARM MCU復制大的資料更加有效，因為它每次可以移動四個位元組，而8051每次僅能夠移動一個位元組。因此，那些主要把資料從一個地方移到另一個地方(例如UART到CRC或者到USB)的資料流處理應用更適合選擇基于ARM處理器的系統。

來做個簡單的實驗。試驗者編譯以下兩種架構的函數(公式1)，變數大小為uint8_t、uint16_t和uint32_t。

隨著資料量的增加，8051核心需要越來越多的代碼來完成這項工作，最終超過了ARM函數的大小。在16位元的情況下，代碼大小幾乎類似，在執行速度上稍優于32位元核心，因為相同代碼通常需要更少周期。還有一點很重要：只有采用最佳化的ARM編譯代碼時，這種比較才有效。未最佳化的代碼需要花費幾倍長的時間。

這并不意味著有大量資料移動或32位元運算的應用不應該選擇8051核心完成。

在許多情況下，其它方面的考量將超過ARM核心的效率優勢，或者說這種優勢是無關緊要的。舉例來說，考慮使用UART到SPI橋接器時，該應用花費大部分時間在周邊之間復制資料，而ARM核心會更高效地完成該任務。然而，這也是一個非常小的應用，可能放入到一個僅有2KB儲存容量的晶片就足夠了。

盡管8051核心效率較低，但它仍然有足夠的處理能力去處理該應用中的高資料速率。對于ARM裝置來說，可用的額外周期可能處于空閑回圈或“等待中斷”(WFI)，等待下一個可用的資料到來。在這種情況下，8051核心仍然最有意義，因為額外的CPU周期是微不足道的，而較小的Flash封裝會節約成本。如果使用者要利用額外的周期去做些有意義的工作，那么額外的效率將是至關重要的，且效率越高越可能越有利于ARM核心。這個例子說明，清楚被開發系統所關注的環境中的各種架構優勢是何等重要，而作出這個最佳的決定是簡單但卻重要的一步。

指標為8051特殊優勢

8051裝置不像ARM裝置般統一的儲存映射，而是對存取碼(Flash)、IDATA(內部RAM)和XDATA(外部RAM)有不同的指令。為了產生高效的代碼，8051代碼的指標會說明它指向什么空間。然而，在某些情況下，使用通用指標，可以指向任何空間，但是這種類型的指標是低效的存取。例如，將指標指向緩沖區并將該緩沖區資料輸出到UART的函數。如果指標是XDATA指標，那么XDATA陣列能被發送到UART，但在代碼空間中的陣列，首先需要被復制到XDATA。通用指標能同時指向代碼和XDATA空間，但速度較慢，并且需要更多的代碼來存取。

專用區域指標在大多情況下能發揮作用，但是通用指標在編寫使用情況未知的可重用代碼時非常靈活。如果這種情況在應用中很常見，那么8051就失去了其效率優勢。

仔細評估了解MCU使用優勢

本文已經多次注意到，運算傾向于選擇ARM，而控制傾向于選擇8051，但沒有應用僅僅著眼于計算或控制，該怎樣才能定義各種應用，并計算出它的合適范圍呢?

本文考量一個由10%的32位元計算、25%的控制代碼和65%的一般代碼構成的假定應用時，其不能明確的歸成8或32位元類別。這個應用也更注重代碼空間而不是執行速度，因為其并不需要所有可用的運算效能，并且必須為成本進行最佳化。

成本比應用速度更為重要的事實在一般代碼情形下將為8051核心帶來些微優勢。此外，8051核心在控制代碼中有中間等級的優勢。ARM核心在32位元計算方面占上風，但是這并非是很多應用所重視的。考量到所有這些因素，這個特殊的應用選擇8051核心更加合適。

如果做一個細微的改變，假設該應用更關心執行速度而非成本，那么通用代碼不會傾向于哪種架構，并且ARM核心在計算代碼中全面占有優勢。在這種情況下，雖然有比計算更多的控制代碼，但是最后結果將相當均衡。顯然，在這個過程中有很多的評估，但是分解應用，然后評估每一元件的技術將能確保使用者了解，在哪種情況下哪種架構有更顯著的優勢。