?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。

又稱微處理器，在計(jì)算機(jī)中起著核心作用。計(jì)算機(jī)剛開發(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、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和各類識(shí)別。

與 MPU 類似的設(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、汽車等家用電器，并且僅用于控制設(shè)備等有限的用途。

近年來，隨著越來越多的產(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 的類型

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

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)語言，通過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）是一種通過一條指令執(zhí)行一系列復(fù)雜過程的方法。它是一種旨在通過使用盡可能少的指令完成處理來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。該方法通過增加時(shí)鐘的工作頻率和更頻繁地執(zhí)行指令來提高微控制器的性能。在RISC中，指令的位長(zhǎng)是固定的，也稱為定長(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型常見，但也有一類稱為 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。