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【多核、異構,MCU/MPU 不一樣了!】
越來越多包含微控制器 (MCU)、微處理器 (MPU) 設備加入數位化行列,且朝「多重處理器」趨勢邁進,每個 MCU 內部都是一顆 CPU (中央處理單元),有些還會配置第二或第三核心負責處理專屬功能,包括從無線電到機器學習 (ML) 等各種任務;而單晶片 (SoC) 架構的挑戰是:平衡元件要求、以更高的效率完成任務,多重核心在這方面將持續扮演重要角色,包括管理通訊、資料、排程等作業也將變得更加複雜,其最大挑戰很可能是如何管理在多重核心元件上運行的軟體。
各界普遍認同摩爾定律與 Dennard 縮放比例定律已近終點,但運算需求的成長速度卻日漸加快,因此,未來將會需要更加複雜的異質化 SoC 架構。與此同時,MCU 與 MPU 的界線越來越模糊,有產業先進認為其中一個主要區別是:工作頻率。此外,MCU 屬於單核架構,專注在控制層面、涵蓋類比輸入與輸出的控制動作;而 MPU 可能是單核心或多核心,專注於處理資料、而非處理或量測類比輸入或輸出訊號,幾乎都會用外部記憶體來存放程式資料,速度屬次要參數。
實際上,高性能的 MCU 已經可以運行作業系統。值得留意的是,RISC-V 市佔率正持續攀升,尤其低階 MCU 領域已逐漸取代 Arm 32 位元 MCU (Cortex-M),恩智浦 (NXP) 則計劃在某些新處理器子系統中將 RISC-V 作為共同處理器。芯科科技 (Silicon Labs) 認為:RISC-V 架構仍在持續演進,相比其他成熟的 RISC 價格,最大的差異是忠誠度、可用的工具、軟體以及新架構在沒有大量測試及實用基礎下的信心度等,其成長性或與成熟度互為因果。
延伸閱讀:
《數位化轉型中的 MCU》
http://www.compotechasia.com/a/feature/2021/0813/48768.html
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cpu mpu差異 在 COMPOTECHAsia電子與電腦 - 陸克文化 Facebook 的精選貼文
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【MCU 問鼎處理器性能】
微控制器 (MCU) 功能不斷升級,用途也越來越廣;例如,物聯網 (IoT) 感測節點遠程控制、可攜式醫療裝置和遙控器電池、智慧建築空調/照明、多重擷取/比較/PWM 輸出 (MCCP) 等——支援低成本的無感測器直流無刷馬達 (BLDC) 電機控制應用,包括基於 PWM 的輸出轉向。部分高階 MCU 性能,甚至可與微處理器 (MPU) 一較高下。尤其 ARM- Cortex 內核普及後,不少 MCU 供應商為突顯自家產品的差異化性能,對評比機制亦頗為熱衷。
由嵌入式微處理器基準測試聯盟 (EEMBC) 所提出的「CoreMark」指標,以類似電腦 CPU 評測的方式,讓晶片測試或評估人員可透過 EEMBC 官網找到相對應的 MCU 評測結果,也可從官網下載 CoreMark 測試代碼自行測試。採用 MCU 前,有幾項選購重點可特別留意:
◆週邊功能模組 (外設) 的配置方式?獨立於內核之外以降低負載?
◆可配置邏輯單元 (CLC)?介面數量是否足夠?
◆指令集架構 (ISA)?代碼長度是否精簡?
◆記憶體空間?是否支援錯誤檢查和糾正 (ECC) 功能?
◆隱藏暫存器 (shadow register) 有助對中斷的快速回應?
◆計時器數量和定時方式?
◆工作電壓及功耗?休眠模式電流是否夠低?
◆循環冗餘校驗 (CRC) 演算?
在編譯器方面,microMIPS ISA 結合 16 位元與 32 位元指令,可精簡程式碼的大小;而圖形化程式碼設定器能輕鬆設置外設、系統計時器和接腳組態,並生成簡單易懂的代碼。透過各種處理器外掛模組 (PIM) 支援模組化電路板開發系統,包括:用於擴充板的 USB、CAN、乙太網路、無線、圖形等子板連接器,可縮短軟體開發時間。
演示視頻:
《Microchip--PIC32MM 系列單片機》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2016/0804/32778.html
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