1. 概念

CPU（Central Processing Unit）CPU（Central Processing Unit），是一臺計算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。CPU由運(yùn)算器、控制器和寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構(gòu)成。眾所周知的三級流水線：取址、譯碼、執(zhí)行的對象就是CPU，差不多所有的CPU的運(yùn)作原理可分為四個階段：提取（Fetch）、解碼（Decode）、執(zhí)行（Execute）和寫回（Writeback）。

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，并執(zhí)行指令。所謂的計算機(jī)的可編程性主要是指對CPU的編程。MPU （Micro Processor Unit）MPU （Micro Processor Unit），叫微處理器（不是微控制器MCU，很多人會把微處理器和微控制器混淆），通常代表一個功能強(qiáng)大的CPU（暫且理解為增強(qiáng)版的CPU吧），但不是為任何已有的特定計算目的而設(shè)計的芯片。這種芯片往往是個人計算機(jī)和高端工作站的核心CPU。例如Intel 的X86，ARM的一些Cortex-A芯片如飛思卡爾i.MX6、全志A20、TI AM335X等都屬于MPU。

MCU（Micro Control Unit）MCU（Micro Control Unit）：叫微控制器，其實(shí)就是我們平常說的單片機(jī)。是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的芯片，比如51、STC、AVR、Cortex-M這些芯片，內(nèi)部除了CPU外還有RAM、ROM，也就是在一塊芯片中集成了整個計算機(jī)系統(tǒng)，可以直接加簡單的外圍器件（電阻，電容）就可以運(yùn)行代碼了。

它本質(zhì)上仍是一個完整的單片機(jī)，有處理器，有各種接口，所有的開發(fā)都是基于已經(jīng)存在的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)用者要做的就是開發(fā)軟件程序和加外部設(shè)備。而像ARM（Cortex-A系列）直接放代碼是運(yùn)行不了的，因?yàn)樗举|(zhì)上只是增強(qiáng)版的CPU，必須添加相應(yīng)的RAM和ROM。

SoC（System on Chip）SoC，System on Chip，是指片上系統(tǒng)。一個能夠?qū)崿F(xiàn)一定功能的電路系統(tǒng)由多個模塊構(gòu)成， 如處理器、接口、存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等。這些功能模塊可以由分立的器件來實(shí)現(xiàn)，然后在印刷電路板（PCB）上組合起來， 最終形成片上系統(tǒng)。

MCU只是芯片級的芯片，而SoC是系統(tǒng)級的芯片，它既MCU那樣有內(nèi)置RAM、ROM同時又像MPU那樣強(qiáng)大，不單單是放簡單的代碼，可以放系統(tǒng)級的代碼，也就是說可以運(yùn)行操作系統(tǒng)（以Linux OS為主）（將就認(rèn)為是MCU集成化與MPU強(qiáng)處理力各優(yōu)點(diǎn)二合一）。Soc集成了很多個MCU的功能，以前的由多個MCU協(xié)同干的事情被集成了，MCU沒有了，取而代之的是對外的IO引腳，連接IO引腳就可以實(shí)現(xiàn)交互，完成以前MCU的功能。 因此，使用Soc集成化程度更高、體積更小、壓縮成本。

SoPC（System On a Programmable Chip）SOPC，英文是System 0n Programmable Chip，它是一種SOC（System 0n Chip）的解決方案。是由Altera公司提出的，使用可編程邏輯器件（FPGA）構(gòu)造片上系統(tǒng)。SOPC是SOC的一種解決方案，也屬于SOC的一種，這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是：靈活性高，可擴(kuò)展性強(qiáng)，開發(fā)周期短，不需要掩膜和流片。缺點(diǎn)是：單片成本高。SoPC與MCU、MPU、SoC最明顯的區(qū)別在于：可更改硬件配置，也就是說自己構(gòu)造芯片。

2. 區(qū)別

2.1 MCU和MPU的區(qū)別

MCU和MPU都是CPU發(fā)展出來的分枝之一。

MCU集成了片上外圍器件，可以直接加簡單的外圍器件（電阻，電容）就可以運(yùn)行代碼了。它本質(zhì)上仍是一個完整的單片機(jī)，有處理器，有各種接口，所有的開發(fā)都是基于已經(jīng)存在的系統(tǒng)架構(gòu)，應(yīng)用者要做的就是開發(fā)軟件程序和加外部設(shè)備。

MPU不帶外圍器件（例如存儲器陣列），是高度集成的通用結(jié)構(gòu)的處理器，是去除了集成外設(shè)的MCU。MCU如ARM的Cortex-A系列，直接放代碼是運(yùn)行不了的，因?yàn)樗举|(zhì)上只是增強(qiáng)版的CPU，必須添加相應(yīng)的RAM和ROM。

2.2 CPU與SoC的區(qū)別

SoC可以認(rèn)為是將MCU集成化與MPU強(qiáng)處理力各優(yōu)點(diǎn)二合一，其中MCU是CPU集成了各類外設(shè)，MPU是增強(qiáng)版的CPU。

可以從下圖中直觀地看出CPU與SoC的區(qū)別。

目前芯片的發(fā)展方向是從CPU到SoC，現(xiàn)在已經(jīng)沒有純粹的CPU了，都是SoC。ARM出賣的內(nèi)核其實(shí)就是CPU（當(dāng)然還需要總線），各種外設(shè)是半導(dǎo)體廠商自己添加的。

2.3 SoPC與MCU、MPU、SoC的區(qū)別

SoPC與MCU、MPU、SoC最明顯的區(qū)別在于：可更改硬件配置，也就是說自己構(gòu)造芯片。舉個例子說明便于理解，單片機(jī)的硬件配置是固化好了的， 我們能夠編程修改的就是軟件配置，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，我們只能通過修改軟件來選擇其中的一項(xiàng)或多項(xiàng)功能；而SoPC可以修改硬件配置信息使其成為相應(yīng)的芯片，可以是MCU，也可以是SoC。

編輯：黃飛