笔记本电脑处理器选择 CPU/MCU/FPGA/SoC 这些芯片究竟是啥？(6)

SystemC

随着半导体技术的迅猛发展，SoC已经成为当今集成电路设计的发展方向，智能手机，平板电脑里的处理器，严格地来说实际上是SoC，因为其上集成了CPU、图形处理单元（Graphic Processing Unit, GPU）、数字信号处理器（Digital Signal Processor）、基带（Baseband）信号处理器等。在系统芯片的各个设计（像系统定义、软硬件划分、设计实现等）中，集成电路设计界一直在考虑如何满足SoC的设计要求，一直在寻找一种能同时实现较高层次的软件和硬件描述的系统级设计语言

SystemC正是在这种情况下，由Synopsys公司和Coware公司积极响应目前各方对系统级设计语言的需求而合作开发的。1999年9月27日，40多家世界著名的EDA公司、IP公司、半导体公司和嵌入式软件公司宣布成立“开放式SystemC联盟”。著名公司Cadence也于2001年加入了SystemC联盟。SystemC从1999年9月联盟建立初期的0.9版本开始更新，从1.0版到1.1版，一直到2001年10月推出了最新的2.0版。

七、常见的数据处理芯片

既然已经梳理了两大类（微处理器，专用集成电路）芯片的概念和原理，接下来就了解一下常见的芯片

MCU

日常生活中最常见得到的微处理器系统就是我们身边的微型计算机，也就是个人电脑（Personal Computer, PC），可以使台式机、笔记本，或是PC界的新秀——各种炫酷的二合一设备。这些看起来复杂无比的电子系统都是由最简单的微处理器系统发展起来的。但是生活中并不需要那么多的电脑，比如想要做一台能够自动控制加热保温的电饭煲，其CPU性能可能只需要电脑这样的大家伙的九牛一毛即可，也不需要复杂的输入输出设备，在设计上大可以大刀阔斧地将用不到的部分砍掉，灵活地将CPU、时钟发生器（Clock）、随机存储器（Random Access Memory, RAM）、只读存储器（Read-Only Memory, ROM）和需要的外部设备集成起来小型化，这种经过大改观的微处理器系统，其所有部分都集成在了一块芯片上，称为微控制器或单片机（Micro Controller Unit, MCU）。目前MCU是应用最广泛的一种电子控制芯片，其控制程序可以由特殊的烧录工具下载到ROM中，行使系统的功能。这些ROM可以使以是PROM、UVEPROM、EEPROM等，若MCU上没有集成ROM，也可以外接ROM。按照系统结构，微处理器系统可以分为冯·诺依曼结构（也称普雷斯顿结构）和哈佛结构，其区别是程序与数据的存放方式不同，同样地，MCU芯片也可以分为这两种结构，灵活地满足需要。

MPU

微处理器单元（Micro Processor Unit, MPU），就是把很多CPU集成在一起并行处理数据的芯片。通俗来说，MCU集成了RAM，ROM等设备；MPU则不集成这些设备，是高度集成的通用结构的中央处理器矩阵，也可以认为是去除了集成外设的MCU。

PLD（CPLD/FPGA）

因为目前广泛使用的PLD是CPLD和FPGA，因此把这两种芯片作为例子介绍。前面已经介绍过，CPLD/FPGA的内部结构和CPU完全不同，内部电路可以被多次修改，可以按照用户的编程形成不同的组合逻辑电路、时序逻辑电路结构，是一种“万能”的芯片，CPLD/FPGA看起来像一个CPU，其实不然，因为使用CPLD/FPGA实现控制是纯硬件实现，实质上和使用成千上万基本逻辑门搭建的数字逻辑电路没有区别。因此可以直接用HDL编程在CPLD/FPGA里搭建出一个“CPU”（有时还有硬盒和软核之分，限于篇幅，不再赘述），再做好相应的I/O、总线，就是一个简单的微处理器系统了。但是这样一来，又变成了软件控制，PLD的硬件控制优势荡然无存。故CPLD/FPGA经常和实际的CPU搭配使用，在CPLD/FPGA上编写一些较复杂算法的运算电路，当CPU处理到这些复杂任务时，就交由CPLD/FPGA进行处理，处理结束以后再将结果返回给CPU，提高控制系统的整体性能。

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