введение

Наша цель – построить Dream Машина, машина мечты. этой эпохи Dream Car,Должен иметь самые передовые интеллектуальные технологии,А также иметь лучшее качество вождения,Оба незаменимы. так,Мы хотим сделать первую машину：50 Самая красивая машина до 10 000 юаней, 50 Лучшая машина для езды до 10 000, 50 Самая умная машина за 10 000 юаней,в то же время,Это также должна быть качественная машина!ПросоSU7 , — машина мечты, которую мы строим для наших друзей!

На конференции по запуску Xiaomi SU7 больше всего привлекла внимание умная кабина Xiaomi Pengpai, оснащенная чипом Snapdragon 8295. Многим может быть интересно: разве в мобильных телефонах не используется чип Snapdragon? Почему автомобили теперь используют чипы Snapdragon? Фактически, с быстрым развитием технологий автомобильная промышленность претерпела потрясающие изменения. Сегодня автомобильная энергетика постепенно переходит от двигателей внутреннего сгорания к электродвигателям, а также постепенно внедряются соответствующие приложения, такие как автономное вождение, интеллектуальные кабины и интеллектуальная связь.

Оглядываясь назад в прошлое, можно сказать, что ранние автомобили представляли собой всего лишь комбинацию механических и электрических изделий, и их функции в основном зависели от механических систем и примитивных электрических систем для выполнения своих функций. Например, окна нужно раскачивать вручную, смешивание топлива и воздуха зависит от карбюратора, рулевое управление зависит от гидравлического насоса, тормоза без ABS зависят от давления ноги, а управление электрооборудованием в основном зависит от простые переключатели и провода.

С тех пор, как в 1967 году компания Bosch выпустила первую электронную систему впрыска топлива D-Jetronic, электронные технологии стали широко использоваться в автомобильной сфере для достижения более сложной логики управления. Хотя в оригинальном D-Jetronic для выполнения всей обработки использовалась аналоговая схема и 25 транзисторов, он заложил основу для разработки современных электронных блоков управления (ЭБУ).

Впоследствии на автомобили было установлено большое количество электронных датчиков, исполнительных механизмов и вычислительных чипов. Микроконтроллер (MCU) рассчитывает параметры, возвращаемые несколькими датчиками, а затем отправляет инструкции управления приводу для реализации различных сложных функций. Чтобы лучше оценить разнообразие автомобильного электронного и электрического оборудования, мы постарались перечислить следующие электронные и электрические устройства, которыми в настоящее время оборудованы автомобили (обратите внимание, что приведенная здесь классификация не является строгой и предназначена только для справки):

1. система управления двигателем
2. Антиблокировочная система тормозов (АБС)
3. Программа электронной стабилизации (ESP)
4. Система контроля тяги (TCS)
5. автоматическая система кондиционирования
6. Система обогрева/вентиляции сидений
7. Система помощи водителю высокого уровня (ADAS)
8. Автомобильная развлекательная система
9. Модуль связи Интернет транспортных средств
10. Система управления батареями (BMS)

Сегодня, с развитием технологии «система-на-кристалле» (SoC), автомобильная электронная и электрическая архитектура движется в более централизованном и эффективном направлении. Xiaomi Pascal Smart Cockpit является продуктом этой тенденции. Он оснащен чипом Qualcomm Snapdragon 8295, обеспечивающим более интеллектуальное, удобное и комфортное вождение.

Сегодня мы поговорим о различиях между CPU, MPU, MCU, SOC и SOPC;

Что такое процессор

CPU (Центральный процессор, центральный процессор),Процессор является основным компонентом компьютера,Отвечает за выполнение инструкций в компьютерных программах и обработку данных. Его часто называют ЦП (центральный процессор).

ЦП состоит из нескольких частей, включая арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняет арифметические и логические операции, блок управления (CU), который управляет потоком выполнения инструкций, регистры, в которых хранятся временные данные и инструкции, и шину, которая используется для передачи данных между компонентами и связи. Его основные функции включают интерпретацию компьютерных инструкций и обработку данных в компьютерном программном обеспечении.

На заре вычислительной техники мэйнфреймы часто состояли из нескольких независимых блоков. Позже появились центральные процессоры, состоящие из интегральных схем, получившие название микропроцессоры. Микропроцессор — это очень компактный компонент, объединяющий сложную схему и объединенный в мощный блок, часто называемый ядром.

Работу практически всех процессоров можно разделить на четыре этапа：Поиск、декодирование、выполнить и записать обратно。процессор из памяти иливысокий Кэш Поискинструкция,Поместите его в регистр инструкций,Расшифруйте его, чтобы понять его значение,Затем выполните команду,И при необходимости может сохранять результаты обратно в память.

Программируемость процессора позволяет компьютерам выполнять множество задач, то есть их можно запрограммировать на выполнение различных функций по мере необходимости. Например, процессор можно использовать для различных приложений, таких как выполнение математических операций, обработка графики, управление оборудованием и многое другое.

Что такое МПУ

MPU (Micro Processor Unit, микропроцессорный блок),Также известен как микропроцессор,это специальная программируемая интегральная схема,Обычно используется для центрального процессора в компьютерных конечных системах. Это функция мощного процессора,В отличие от отдельного процессора,MPU Для формирования полноценной системы его необходимо объединить со многими другими периферийными устройствами, такими как память.

Микропроцессоры обычно представляют собой мощные процессоры, подобные усовершенствованным процессорам, которые используются в качестве центральных процессоров в компьютерах и высокопроизводительных системах. В 1980-х годах MPU стали популярны вместе с микрокомпьютерами и игровыми консолями. Со временем MPU стали меньше и мощнее. Сегодня только процессоры Intel и AMD серии x86 широко считаются MPU. Хотя эти процессоры уже являются очень мощными, по мере развития технологий их сложность продолжает увеличиваться, поэтому называть их «микропроцессорами» может быть несколько неправильным употреблением.

В мире персональных компьютеров часто можно увидеть материнские платы, подобные той, что изображена выше. Эти материнские платы образуют полноценную компьютерную систему путем подключения периферийных устройств, таких как процессоры, модули памяти, звуковые карты и т. д. Целые материнские платы громоздки и сложны в изготовлении, но они являются важной частью сборки современного компьютера.

Что такое МКУ

MCU (блок микроконтроллера, блок микроконтроля)также известный какмикроконтроллер,Относится к появлению и развитию крупномасштабных интегральных схем.,Микрокомпьютерный чип, объединяющий центральный процессор, память, таймеры/счетчики, различные интерфейсы ввода/вывода и т. д. — все на одном чипе. Они интегрированы в одном чипе. Он работает с использованием только минимального количества компонентов, таких как резисторы, конденсаторы.,Сформируйте минимальную систему, способную выполнять код.

По сравнению с микропроцессорами общего назначения, используемыми в персональных компьютерах, микроконтроллеры подчеркивают самодостаточность (не полагаясь на внешнее оборудование) и экономическую эффективность.

Например, рассмотрим микроконтроллер в устройстве умного дома. Этот микроконтроллер может объединять такие функции, как процессор, память, модуль Wi-Fi, интерфейс GPIO и т. д. Он может работать независимо и не требует дополнительной аппаратной поддержки. Например, умная розетка может использовать микроконтроллер для управления включением электроприборов и взаимодействовать с приложением смартфона через модуль Wi-Fi для реализации функций дистанционного управления.

Одним из самых больших преимуществ микроконтроллеров является их небольшой размер, что делает их пригодными для размещения внутри устройств. Однако из-за ограниченной емкости памяти, простого интерфейса ввода/вывода и относительно слабых функций. Например, контроллер датчика во встроенной системе может использовать микроконтроллер, поскольку ему нужно только выполнять простые задачи управления и обмениваться данными с датчиком, не требуя сложных вычислений или мощности обработки графики.

В процессе разработки MCU появилось множество различных типов микроконтроллеров, таких как 8-битный микроконтроллер 8051, 16-битный микроконтроллер AVR и 32-битный микроконтроллер STM. Каждое поколение микроконтроллеров имеет свои особые преимущества и применимые сценарии. Например, некоторым встроенным системам могут потребоваться высокопроизводительные процессоры и большие объемы памяти, тогда как другие могут уделять больше внимания низкому энергопотреблению и небольшому размеру.

Таким образом, MCU представляет собой многофункциональную интегральную схему, которая может создать полноценную электронную систему с минимальным количеством внешних компонентов и подходит для использования во многих встроенных системах и устройствах Интернета вещей.

Что такое СОЦ

SoC (система на кристалле, система на кристалле)Это интегрированное ядро, необходимое для полноценного компьютера или электронной системы.Функциячип。он будет процессор、память、Интерфейс ввода/вывода、Управление часами и другие функции существуют интегрированы в одном чипе, образуя законченную компьютерную систему. SoC обычно используется во встроенных системах.、мобильное устройство、умный дом、Устройства IoT и другие области.

Например, рассмотрим SoC в умных часах. Этот SoC объединяет процессор, память, контроллер дисплея, модуль Bluetooth, интерфейс датчика и другие функции. Он может работать независимо и подключаться к смартфонам через Bluetooth для реализации функций передачи данных и связи. Все основные функции умных часов интегрированы в этот чип SoC, что делает все устройство небольшим по размеру, с низким энергопотреблением и высокой производительностью.

Одним из преимуществ SoC является его высокий уровень интеграции и возможность реализовать множество функций на небольшом кристалле, тем самым экономя пространство и стоимость. Кроме того, из-за высокого уровня интеграции энергопотребление SoC обычно ниже, чем при использовании нескольких отдельных чипов для построения системы, что подходит для сценариев приложений с более высокими требованиями к энергопотреблению.

В области встраиваемых систем и мобильных устройств SoC стал мейнстримом. Например, чипы SoC широко используются в смартфонах, планшетах, интеллектуальных колонках и других устройствах. Они объединяют процессоры, графические процессоры, модули Wi-Fi/Bluetooth, интерфейсы камер и другие функции, предоставляя пользователям комплексные вычислительные и коммуникационные возможности.

Для сравнения: MCU находится на уровне чипа, а SoC — на уровне системы. SoC сочетает в себе преимущества MCU и MPU, объединяет ОЗУ и ПЗУ и является таким же мощным, как MPU. Он может хранить и выполнять код на системном уровне, что означает, что он может запускать операционную систему (в основном операционную систему Linux).

Кроме того, SOPC — это концепция, которую стоит понять. SOPC менее распространен, чем приведенные выше концепции, но его значение не менее важно.

Что такое СОПК

SOPC (System On a Programmable Chip, система на программируемом чипе)это технология,Он может интегрировать ядро ​​процессора, периферийные устройства и другие компоненты в один чип. С точки зрения непрофессионала,Это позволяет изменять конфигурацию оборудования.,Это означает, что можно создавать свои собственные чипы. Преимущество этого заключается в том, что это может снизить затраты и повысить гибкость и масштабируемость.

Например, чип серии Zynq от Xilinx является продуктом SOPC. Он объединяет ядро ​​процессора и программируемую логику на одном чипе. Это делает чипы Zynq идеально подходящими для приложений, требующих узкоспециализированных аппаратных решений, таких как встроенные системы и коммуникационное оборудование.

В SOPC пользователи могут использовать программируемую логику для проектирования и реализации индивидуальных аппаратных функций, тем самым ускоряя разработку продукта и улучшая производительность системы. Такая гибкость сделала SOPC одной из предпочтительных технологий во многих областях, предоставляя разработчикам больше возможностей для инноваций.

MCU Vs. MPU

MCU (микроблок управления) и MPU (микропроцессорный блок) различаются по конструкции и функциональности.

Микроконтроллер интегрирует встроенные периферийные устройства, что означает, что он может выполнять код напрямую, добавляя простые периферийные устройства, такие как резисторы и конденсаторы. По сути, это полноценный однокристальный микрокомпьютер с процессором и различными интерфейсами. Например, микроконтроллер Arduino — это микроконтроллер, который объединяет периферийные устройства, такие как процессор, контакты цифрового ввода-вывода и контакты аналогового ввода, и может напрямую использоваться для программирования и управления различными электронными устройствами.

Напротив, MPU не содержит периферийных устройств (например, массивов памяти), это высокоинтегрированный процессор общего назначения. Хотя MPU (например, серия ARM Cortex-A) более мощный, он не может напрямую выполнять код, поскольку по сути является расширенной версией CPU. Для работы MPU необходимо добавить дополнительные компоненты памяти, такие как ОЗУ и ПЗУ. Например, одноплатный компьютер Raspberry Pi представляет собой MPU, которому для полной функциональности требуется SD-карта для хранения операционной системы и приложений, а также дополнительные периферийные устройства (например, монитор, клавиатура).

Таким образом, MCU больше подходит для встроенных систем и простых электронных устройств, а MPU больше подходит для приложений, требующих больших вычислительных возможностей и возможностей хранения данных, таких как персональные компьютеры, смартфоны и т. д.

существовать Функцияаспект,Микроконтроллер (МК) и Микропроцессор (МПУ) Есть некоторые различия. MCU Обычно с большей низкой разрядностью. Рабочая частота,и MPU Тогда он работает в более высоком разрешении частота。также,их Архитектура、Управление хранилищеминабор команда тоже другая. MCU Больше подходит для низкого энергопотребления и небольших контроллеров, цена относительно низкая. и MPU Больше подходит для высокопроизводительных прикладных процессоров по цене, чем для высоких.

Я участвую в последнем конкурсе эссе для специального учебного лагеря Tencent Technology Creation 2024. Приходите и разделите со мной приз!