簡單看懂CPU、MCU、MPU、SOC和MCM的區別

在嵌入式開發中，我們經常會接觸到一些專業術語，例如CPU、MCU、MPU、SOC和MCM等，這些縮寫代表了不同類型的電子處理單元，它們在消費電子、計算機硬件、自動化和工業系統中扮演著重要角色。

下面將介紹每個術語的基本含義和它們在實際使用中的區別：

1. CPU

CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）：由運算器、控制器和寄存器及相應的總線構成。它可以是一個獨立的處理器芯片或一個內含多核處理器的大型集成電路。

眾所周知的三級流水線：取址、譯碼、執行的對象就是CPU，CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼，然后執行指令。所謂的計算機的可編程性其實就是指對CPU的編程。

2. MCU

MCU（Microcontroller Unit，微控制器單元）：MCU是一個緊湊型處理器，隨著大規模集成電路的出現及發展，把計算機的CPU、RAM、ROM、定時器和輸入輸出I/O引腳集成在一個芯片上。比如51、STC、Cortex-M這些芯片，它們的內部除了CPU外還包含了RAM和ROM，可直接添加簡單的器件（電阻/電容）等構成最小系統就可以運行代碼了。

MCU常用于嵌入式系統，如家用電器、汽車電子設備和醫療設備中。與MPU相比，MCU更多的是自成一體的解決方案，可獨立執行預定的任務。

3. MPU

MPU（Microprocessor Unit，微處理器單元）：是一種更具體的CPU類型，微處理器通常代表功能強大的CPU（可理解為增強型的CPU），這種芯片往往是計算機和高端系統的核心CPU。例如嵌入式開發者最熟悉的ARM的Cortex-A芯片，他們都屬于MPU。

MPU主要在個人電腦、服務器和其他高性能計算設備中使用。微處理器單元的設計注重于高性能指令處理。

4. SOC/SOPC

SoC（System on Chip，片上系統）：是一種集成電路，它將所有或大部分必要的電子電路和部件集成到單一芯片上。包括CPU核心、內存、輸入/輸出控制器、外圍設備和其他功能模塊。SoC的設計目標是為了讓它能夠作為系統的主要計算引擎。

MCU只是芯片級的芯片，而SOC是系統級的芯片，它集成了MCU和MPU的優點，即擁有內置RAM和ROM的同時又像MPU那樣強大，它可以存放并運行系統級別的代碼，也就是說可以運行操作系統。

SoPC（System on a Programmable Chip，可編程片上系統）：是指硬件邏輯可編程的片上系統，如FPGA（現場可編程門陣列）被用于創建系統級的設計。與傳統的SoC相比，SoPC提供了更多的靈活性，因為硬件邏輯可以在芯片制造后根據需求進行修改和配置。

舉個例子說明便于理解，單片機的硬件配置是固化好了的，我們能夠編程修改的是軟件配置，本來是串口通信功能，通過修改代碼變成AD采樣功能，也就是說硬件配置是固定了的，只能通過修改軟件來選擇其中的一項或多項功能。

而SoPC可以修改硬件配置信息使其成為相應的芯片，可以是MCU，也可以是SOC。

5. MCM

MCM（Multi-Chip Module，多芯片模塊）：MCM是將多個獨立的集成電路封裝在一個單獨的芯片上的技術。與將所有功能集成到單個集成電路的SoC不同，MCM通常用于封裝性能更強、功能專注的獨立集成電路。它們可以提供類似系統總線的內部連接，使得性能更優于單芯片解決方案。

在嵌入式開發中，接觸頻率較多的一般是MCU和SOC，而現在STM32也幾乎成為了MCU的代名詞，SOC目前則以Cortex-A系列為主，開發難度也有所差異，對于嵌入式從業者來說，弄清楚這些專業概念是必備的。