FPGA против микроконтроллера против микропроцессора: разница и сравнение

График технологического роста в электронном мире потенциально увеличился. Напротив, интегральные схемы изменили мир электроники. Будь то компьютеры, мобильные телефоны или другая бытовая техника, что угодно, они стали обязательной частью домашнего хозяйства. Все из-за небольших размеров и низкой стоимости интегральных схем (ИС). Три знаменитые ИС, FPGA, микроконтроллер и микропроцессор, двигают электронный мир вокруг себя.

Основные выводы

  1. ПЛИС обладают широкими возможностями настройки, что позволяет выполнять параллельную обработку и перепрограммировать аппаратные конфигурации.
  2. Микроконтроллеры объединяют процессор, память и периферийные устройства в одном чипе, что делает их идеальными для встраиваемых систем с низким энергопотреблением.
  3. Микропроцессоры — это высокопроизводительные центральные процессоры общего назначения, для которых требуются внешние компоненты, такие как память и устройства ввода-вывода.
FPGA против микроконтроллера против микропроцессора

FPGA против микроконтроллера против микропроцессора

FPGA — это интегральные схемы, которые обеспечивают гибкость, но имеют ограниченное пространство. Микропроцессор — это электронное устройство, которое выполняет арифметические и логические операции, но имеет ограниченную вычислительную мощность. Микроконтроллер — это один интегрированный чип, ограниченный задачей, с которой он связан.

FPGA / ПРОГРАММИРУЕМАЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ ВЕНТИЛЬНАЯ МАТРИЦА означает программируемую вентильную матрицу. Это интегральная схема с логическими элементами, которую пользователь может перепрограммировать в соответствии со своими требованиями. Поэтому используется название «программируемый пользователем». FPGA настроена с использованием языка описания оборудования (HDL).

Микроконтроллер также называют небольшим компьютером на одной микросхеме. Он содержит одно или несколько ядер процессора с памятью и программируемой периферией. Идеей конструкции микроконтроллеров является их применение во встроенном виде.

Микропроцессор также является однокристальным компьютерным процессором с управлением обработкой данных и логикой. Микропроцессор управляет функциями, выполняемыми центральным процессором. Он содержит арифметические, логические и управляющие схемы для выполнения необходимых задач.

Сравнительная таблица

Параметры сравненияFPGA / ПРОГРАММИРУЕМАЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ ВЕНТИЛЬНАЯ МАТРИЦАМикроконтроллерыМикропроцессор
Выполнение задачFPGA выполняет все задачи параллельноМикроконтроллеры выполняют задачи одну за другой.Микропроцессор последовательно выполняет задачи
Периферийные устройстваНет встроенной периферии, но есть логические вентилиВстроенная периферияНет встроенной периферии
Гибкость задачМожет выполнить любую задачуВыполняет конкретные задачиВыполняет конкретные задачи
Аппаратная структураНефиксированныйИсправленаИсправлена
Вычислительная мощностьВысокийСреднийОграниченный

Что такое ПЛИС?

FPGA означает программируемую вентильную матрицу. Это интегральная схема, используемая во многих электронных устройствах. Как следует из названия, эти микросхемы можно перепрограммировать. Пользователь может настроить его в соответствии с требуемыми задачами.

Читайте также:  RGB против SRGB: разница и сравнение

FPGA имеет несколько логических вентилей. Они могут работать как простые логические вентили, например, AND и XOR, а также могут быть сконфигурированы для выполнения сложных функций с комбинациями. Большинство ПЛИС включают в себя элементы памяти.

FPGA могут начать разработку системного программного обеспечения параллельно с аппаратным обеспечением. Они могут обеспечить симуляцию производительности на самых ранних этапах разработки. Они также допускают многочисленные испытания системы и итерации дизайна перед окончательной архитектурой.

Пользователь в виде языка описания оборудования HDL или схематического проекта определяет поведение FPGA. HDL подходит для больших структур, а схема упрощает визуализацию проекта и его модулей.

Проект ПЛИС моделируется на нескольких этапах процесса проектирования. FPGA можно использовать для решения любой вычислительной задачи. Они быстрее по причине того, что некоторые приложения имеют параллельный характер функционирования.

FPGA 1

Что такое микроконтроллер?

Микроконтроллер представляет собой однокристальную интегральную схему. Память, такая как сегнетоэлектрическое ОЗУ, флэш-память NOR или OTP ROM, также включена в чип. Также можно обнаружить небольшой объем оперативной памяти.

Микроконтроллеры предназначены для встроенных приложений. Они используются в автоматически управляемых устройствах. Например, имплантируемые медицинские устройства, системы управления автомобильными двигателями, бытовая техника, офисная техника, пульты дистанционного управления, игрушки, электроинструменты и другие встроенные устройства.

 Микроконтроллеры имеют встроенную память и устройства ввода/вывода, что делает их компактными и экономичными для управления большим количеством устройств. Микроконтроллеры популярны и экономичны в сборе данных, восприятии и приведении в действие в качестве периферийных устройств.

Микроконтроллеры имеют низкое энергопотребление. Они могут работать на частотах до 4 кГц. Как правило, они могут сохранять свою функциональность во время ожидания события. Они подходят для длительных аккумуляторов. Только некоторые из микроконтроллеров имеют функцию цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Это позволяет процессору выводить аналоговые сигналы или уровни напряжения.

Микроконтроллер

Что такое микропроцессор?

Микропроцессор — это компьютерная микросхема с одной или несколькими интегральными схемами. Он может интерпретировать и выполнять инструкции по программированию, а также выполнять арифметические операции.

Читайте также:  Диафрагма и F-стоп: разница и сравнение

Это управляемый часами процессор, который принимает двоичные данные в качестве входных данных, затем обрабатывает эти данные в соответствии с инструкциями, хранящимися в его памяти, и выдает выходные данные в двоичной форме. Они содержат как комбинационную логику, так и последовательную цифровую логику.

Эти микросхемы производятся с помощью высокоавтоматизированного процесса производства металл-оксид-полупроводник (МОП). Они имеют низкую цену за единицу и повышенную надежность из-за меньшего количества отказов соединения.

Было много предметов, которые не были связаны с компьютерами и все еще имели микропроцессоры. К ним относятся бытовая техника, транспортные средства и их принадлежности, игрушки, выключатели/регуляторы света, инструменты и инструменты, автоматические выключатели, дымовые извещатели, аккумуляторные батареи и аудио/видео компоненты.

Поскольку мощность микропроцессора увеличивается, он почти вытеснил другие виды компьютеров с компьютерного рынка.

микропроцессор

Основные различия между FPGA, микроконтроллером и микропроцессором

  1. FPGA — это программируемая пользователем схема, а микроконтроллер и микропроцессор — нет.
  2. FPGA может выполнять множество задач в соответствии с требованиями пользователя, в то время как микроконтроллер и микропроцессор могут выполнять только определенные задачи, настроенные производителем.
  3. Микроконтроллеры могут быть построены с системой энергосбережения, в то время как микропроцессоры и FPGA лишены такой функции.
  4. FPGA программируются с использованием VHDL, а микроконтроллеры программируются на C или C++, а микропроцессоры программируются на ассемблере.
  5. Энергопотребление ПЛИС самое высокое по сравнению с микроконтроллерами и микропроцессорами.
Рекомендации
  1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6708541/
  2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141933199000630

Последнее обновление: 29 июля 2023 г.

точка 1
Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️

Оставьте комментарий

Хотите сохранить эту статью на потом? Нажмите на сердечко в правом нижнем углу, чтобы сохранить в свой собственный блок статей!