ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์แตกต่างกันอย่างไร
ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนประกอบภายในของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไมโครโปรเซสเซอร์คือหน่วยประมวลผลขนาดเล็กมากภายในซีพียู เป็นวงจรรวมเดียวบนชิปคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่คำนวณเลขคณิตและตรรกะต่างๆ บนสัญญาณดิจิทัล ไมโครโปรเซสเซอร์จำนวนมากจะทำงานร่วมกันภายในเซิร์ฟเวอร์ประสิทธิภาพสูงเพื่อประมวลผลและวิเคราะห์ข้อมูล
ในทางกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นหน่วยคอมพิวเตอร์พื้นฐานภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ เช่น เครื่องซักผ้าและเครื่องควบคุมอุณหภูมิ เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กจิ๋วที่มีทั้ง RAM, ROM, และ I/O เป็นของตัวเอง โดยทั้งหมดนี้ฝังอยู่บนชิปเดียว ซึ่งสามารถประมวลผลสัญญาณดิจิทัลและตอบสนองต่อการป้อนข้อมูลของผู้ใช้ แต่มีความสามารถในการประมวลผลอย่างจำกัด
ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์คล้ายคลึงกันอย่างไร
ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นชิปคอมพิวเตอร์แบบรวมศูนย์ที่ให้ความอัจฉริยะแก่คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สร้างขึ้นด้วยวงจรผสานเซมิคอนดักเตอร์และใช้ชิ้นส่วนภายในร่วมกัน
วงจรผสาน
ทั้งไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ที่สร้างขึ้นบนวงจรผสาน วงจรผสานเป็นชิปสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมขนาดเล็กมากที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์นับพันหรือหลายล้านชิ้น วงจรผสานช่วยให้วิศวกรสามารถลดขนาดของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้
CPU
ทั้งไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์มีซีพียู CPU เป็นส่วนรวมศูนย์ของชิปคอมพิวเตอร์ที่ประมวลผลคำสั่งที่ได้รับจากแอปพลิเคชันหรือเฟิร์มแวร์ นอกจากนี้ CPU ยังมีโมดูลหน่วยคำนวณและตรรกะพิเศษ (ALU) ALU คำนวณค่าทางคณิตศาสตร์และประเมินปัญหาตรรกะตามคำสั่งคอมพิวเตอร์
รีจิสเตอร์
รีจิสเตอร์คือโมดูลหน่วยความจำที่ CPU ใช้สำหรับการประมวลผล CPU เก็บคำสั่งหรือข้อมูลไบนารีไว้ชั่วคราวก่อน ระหว่าง และหลังการประมวลผล ทั้งไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกสร้างขึ้นด้วยรีจิสเตอร์ภายใน แม้ว่าไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะมีรีจิสเตอร์มากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์
ความแตกต่างทางสถาปัตยกรรม: ไมโครโปรเซสเซอร์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์
ความแตกต่างทางสถาปัตยกรรม: ไมโครโปรเซสเซอร์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์
แม้จะอยู่ในรูปของชิปคอมพิวเตอร์ แต่ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ก็สร้างด้วยสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกัน
ไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบด้วยสถาปัตยกรรม von Neumann โดยที่โปรแกรมและข้อมูลอยู่ในโมดูลหน่วยความจำเดียวกัน ในขณะเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้สถาปัตยกรรม Harvard ซึ่งแยกหน่วยความจำโปรแกรมออกจากพื้นที่ข้อมูล
ไมโครโปรเซสเซอร์มีส่วนประกอบของวงจรรวมมากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ ความแตกต่างทางสถาปัตยกรรมนี้ส่งผลต่อการพิจารณาออกแบบสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ในการประมวลผลและแอปพลิเคชันระบบฝังตัว
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับชิปคอมพิวเตอร์ »
หน่วยความจำ
ไมโครโปรเซสเซอร์ไม่มีโมดูลหน่วยความจำภายในสำหรับเก็บข้อมูลแอปพลิเคชัน วิศวกรต้องเชื่อมต่อไมโครโปรเซสเซอร์กับที่เก็บข้อมูลหน่วยความจำภายนอก เช่น ROM และ RAM ด้วยบัสภายนอก
บัสคือชุดของการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าแบบขนานที่ช่วยให้ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถส่งและรับข้อมูลจากอุปกรณ์อื่นได้ บัสมีสามประเภท:
- บัสข้อมูลส่งข้อมูล
- บัสตำแหน่งส่งข้อมูลตำแหน่งที่จะเก็บและดึงข้อมูล
- บัสควบคุมส่งสัญญาณเพื่อประสานงานกับส่วนประกอบไฟฟ้าอื่นๆ
ทั้งสามทำงานร่วมกันในระบบไมโครโปรเซสเซอร์
ในทางกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกสร้างขึ้นด้วยหน่วยความจำ ROM และ RAM ภายใน ไมโครคอนโทรลเลอร์ใช้บัสภายในเพื่อโต้ตอบกับโมดูลหน่วยความจำในตัว
อุปกรณ์ต่อพ่วง
อุปกรณ์ต่อพ่วง ได้แก่ ตัวจับเวลา การสื่อสาร I/O และความสามารถอื่นๆ ที่ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์โต้ตอบกับส่วนประกอบภายนอกหรือผู้ใช้
ไมโครโปรเซสเซอร์ไม่มีอุปกรณ์ต่อพ่วงในวงจรรวม แต่อุปกรณ์ต่อพ่วงจะเชื่อมต่อภายนอกเพื่อขยายกรณีการใช้งานของไมโครโปรเซสเซอร์นอกเหนือจากการประมวลผลทางคณิตศาสตร์และตรรกะ
ในทางตรงกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ต่อพ่วงบนชิปด้วยบัสควบคุมภายใน สิ่งนี้ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยมีชิ้นส่วนเพิ่มเติมขั้นต่ำหรือไม่มีเลย
ความสามารถในการประมวลผล
ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นชิปคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สามารถทำงานด้านการคำนวณและคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเรียกใช้ซอฟต์แวร์ประมวลผลทางสถิติได้เนื่องจากไมโครโปรเซสเซอร์รองรับการทำงานแบบทศนิยม
ในทางกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์มีกำลังการประมวลผลที่ต่ำกว่าและไม่ค่อยรองรับการคำนวณทศนิยม แต่มุ่งเน้นไปที่การใช้ตรรกะเฉพาะ เช่น การควบคุมอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อนตามเซ็นเซอร์ต่างๆ
ความแตกต่างที่สำคัญอื่นๆ: ไมโครโปรเซสเซอร์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์
ไมโครโปรเซสเซอร์รองรับการประมวลผลที่หลากหลายในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและเซิร์ฟเวอร์ขององค์กร ในขณะเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ช่วยให้ระบบฝังตัวสามารถวิเคราะห์และตอบสนองต่ออินพุตได้แบบเรียลไทม์
เมื่อวิศวกรพัฒนาระบบด้วยไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ พวกเขาคำนึงถึงความแตกต่างเช่นนี้
ความเร็วนาฬิกา
ไมโครโปรเซสเซอร์ให้ความสามารถในการประมวลผลความเร็วสูงและแข็งแกร่งสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ทำงานในช่วงกิกะเฮิรตซ์ (GHz) ซึ่งช่วยให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนและส่งคืนผลลัพธ์ได้ทันที
แม้ว่าความเร็วของไมโครคอนโทรลเลอร์จะเพิ่มขึ้นตลอดหลายทศวรรษ แต่ก็น้อยกว่าความเร็วในการประมวลผลของไมโครโปรเซสเซอร์มาก ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ในช่วงระหว่างกิโลเฮิรตซ์ (kHz) ถึงหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ (MHz) ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ แม้จะมีช่วงความเร็วที่ต่ำกว่า แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ก็สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสมที่สุดภายในขอบเขตการใช้งานเฉพาะ
ขนาดวงจร
ไมโครโปรเซสเซอร์ไม่สามารถทำงานได้ด้วยตัวมันเอง ต้องอาศัยชิ้นส่วนภายนอก เช่น ชิปสื่อสาร, พอร์ต I/O, RAM และ ROM เพื่อสร้างระบบประมวลผลที่สมบูรณ์ ดังนั้นวงจรที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วยแอดเดรสและบัสข้อมูลที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงและชิปหน่วยความจำจำนวนมาก แม้จะมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ระบบไมโครโปรเซสเซอร์ก็ต้องการพื้นที่มาก
อย่างไรก็ตาม ไมโครคอนโทรลเลอร์มีการออกแบบที่ประหยัดพื้นที่และมีวงจรที่เรียบง่ายกว่า ส่วนประกอบเพิ่มเติมส่วนใหญ่ที่ระบบซึ่งใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ต้องการนั้นมีให้พร้อมในชิปตัวเดียวกัน แทนที่จะใช้ส่วนประกอบที่แยกจากกัน วิศวกรใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวเดียวในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ สิ่งนี้ทำให้มีพื้นที่บนแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถผลิตระบบที่มีขนาดกะทัดรัดได้
การใช้พลังงาน
ไมโครโปรเซสเซอร์มักจะทำงานที่ความเร็วสูงกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์และใช้พลังงานมากกว่า ดังนั้นจึงต้องใช้แหล่งจ่ายไฟภายนอก ในทำนองเดียวกัน ระบบประมวลผลที่ใช้หน่วยไมโครโปรเซสเซอร์จะมีการใช้พลังงานโดยรวมสูงกว่าเนื่องจากมีส่วนประกอบเพิ่มเติมจำนวนมาก
ในขณะเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้พลังงานน้อยที่สุด นอกจากนี้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ยังมีคุณสมบัติประหยัดพลังงานซึ่งไมโครโปรเซสเซอร์ขาด
ตัวอย่างเช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถเปิดใช้งานโหมดประหยัดพลังงานและใช้พลังงานจำกัดเมื่อไม่ได้ประมวลผลข้อมูล ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังสามารถปิดอุปกรณ์ต่อพ่วงภายในที่ไม่ได้ใช้งานเพื่อประหยัดพลังงาน สิ่งนี้ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เหมาะสำหรับการสร้างแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานต่ำโดยเฉพาะซึ่งทำงานด้วยพลังงานที่เก็บไว้
ระบบปฏิบัติการ
ในการใช้งานจริง ไมโครโปรเซสเซอร์ต้องการระบบปฏิบัติการเพื่อให้มีฟังก์ชันการทำงานที่เหมาะสม หากไม่มีระบบปฏิบัติการ ผู้ใช้จะต้องสั่งไมโครโปรเซสเซอร์ในภาษาแอสเซมบลีหรือไบนารี่
ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบปฏิบัติการในการทำงาน อย่างไรก็ตาม มีระบบปฏิบัติการเฉพาะที่ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ระดับกลางและระดับสูงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเชื่อมต่อ
ไมโครโปรเซสเซอร์รองรับเทคโนโลยีการสื่อสารที่หลากหลายมากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวอย่างเช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ประมวลผลข้อมูล USB 3.0 หรือ Gigabit Ethernet ความเร็วสูงโดยไม่มีโปรเซสเซอร์รอง
อย่างไรก็ตาม ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ต้องการโปรเซสเซอร์พิเศษสำหรับการเชื่อมต่อข้อมูลความเร็วสูง
ค่าใช้จ่าย
วงจรรวมไมโครโปรเซสเซอร์ประกอบด้วย CPU หน่วยเลขคณิต-ตรรกะ (ALU) และรีจิสเตอร์เท่านั้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตต่อหน่วย ในขณะเดียวกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวเดียวมีสถาปัตยกรรมภายในที่ซับซ้อนกว่า และโดยทั่วไปมีราคาแพงกว่าไมโครโปรเซสเซอร์
อย่างไรก็ตาม ระบบที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์มีราคาแพงกว่า เนื่องจากต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติม ในทางกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถพึ่งพาตนเองได้สำหรับการใช้งานที่เลือก
ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมน้อยลง ซึ่งส่งผลให้ระบบที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์มีราคาถูกลง ตัวอย่างเช่น แผงวงจรของเครื่องปรับอากาศที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์มีราคาน้อยกว่าเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์ที่มีไมโครโปรเซสเซอร์
กรณีการใช้งาน: ไมโครโปรเซสเซอร์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์
ทั้งไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประโยชน์เมื่อคุณนำไปใช้กับกรณีการใช้งานที่เหมาะสม
ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์หากคุณต้องการพลังการประมวลผลที่แข็งแกร่งสำหรับงานคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนหรือคาดเดาไม่ได้ ไมโครโปรเซสเซอร์ใช้ในอุปกรณ์ประมวลผลทุกประเภท เช่น เซิร์ฟเวอร์ คอมพิวเตอร์เดสก์ท็อป และอุปกรณ์ประมวลผลพกพา องค์กรใช้เซิร์ฟเวอร์ที่มีไมโครโปรเซสเซอร์จำนวนมากสำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูงและสำหรับการเรียกใช้แอปพลิเคชันปัญญาประดิษฐ์ (AI)
ในทางกลับกัน ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าหากคุณกำลังสร้างระบบควบคุมที่มีขอบเขตจำกัด ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังมีประโยชน์สำหรับระบบที่ต้องการการใช้พลังงานต่ำ ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวสามารถทำงานได้หลายเดือนด้วยแบตเตอรี่เพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ระบบสมาร์ทโฮมใช้พลังงานจากไมโครคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด เช่น โดรนหรือเครื่องเล่นเสียงแบบพกพาก็มีไมโครคอนโทรลเลอร์
สรุปความแตกต่าง: ไมโครโปรเซสเซอร์เทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์
| ไมโครโปรเซสเซอร์ |
ไมโครคอนโทรลเลอร์ |
|
| หน่วยความจำ |
ต้องการหน่วยความจำภายนอกและพื้นที่เก็บข้อมูล |
โมดูลหน่วยความจำบนชิป (ROM, RAM) |
| อุปกรณ์ต่อพ่วง |
ต้องการชิ้นส่วนเพิ่มเติม เชื่อมต่อกับบัสภายนอก |
อุปกรณ์ต่อพ่วงบนชิป (ตัวจับเวลา พอร์ต I/O ตัวแปลงสัญญาณ) |
| ความสามารถในการประมวลผล |
มีความสามารถในงานประมวลผลที่ซับซ้อน |
จำกัดให้ตรรกะเฉพาะของแอปพลิเคชัน |
| ความเร็วนาฬิกา |
เร็วมาก ช่วงความถี่ GHz |
เร็วแต่ช้ากว่าไมโครโปรเซสเซอร์ ช่วง kHz ถึง MHz |
| การใช้พลังงาน |
การใช้พลังงานสูง ไม่มีโหมดประหยัดพลังงาน |
ใช้พลังงานน้อยที่สุด โหมดประหยัดพลังงานในตัว |
| ระบบปฏิบัติการ |
ต้องการระบบปฏิบัติการ |
ระบบปฏิบัติการเป็นตัวเลือกสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัว |
| การเชื่อมต่อ |
รองรับการถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง รองรับ USB 3.0 และกิกะบิตอีเธอร์เน็ต |
รองรับการสื่อสารความเร็วต่ำถึงปานกลาง Serial Peripheral Interface (SPI) และ I²C เครื่องรับ-ส่งสัญญาณแบบอะซิงโครนัสสากล (UART) |
| ค่าใช้จ่าย |
ราคาแพงเนื่องจากส่วนประกอบเพิ่มเติม |
ราคาถูกกว่าเพราะวงจรรวมตัวเดียวมีฟังก์ชันหลากหลาย |
| กรณีการใช้งาน |
สำหรับการประมวลผลทั่วไปหรือระบบที่ต้องการความสามารถในการประมวลผลที่แข็งแกร่ง |
สำหรับระบบขนาดเล็ก ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ หรืออุปกรณ์ประมวลผลตรรกะ |
AWS สามารถช่วยพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณได้อย่างไร
Amazon Web Services (AWS) รองรับความต้องการการพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ของคุณด้วยทรัพยากรและโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้อง
คุณสามารถใช้ FreeRTOS เพื่อสร้างแอปพลิเคชันไมโครคอนโทรลเลอร์โมดูลาร์ที่เชื่อมต่อกับระบบคลาวด์ FreeRTOS คือระบบปฏิบัติการโอเพ่นซอร์สแบบเรียลไทม์บนระบบคลาวด์ ซึ่งมีเคอร์เนลที่รวดเร็ว เชื่อถือได้ และตอบสนองต่อคำสั่ง AWS มีไลบรารีที่เป็นประโยชน์พร้อม FreeRTOS ช่วยให้คุณสามารถผสานความสามารถของ Internet of Things (IoT) ในเฟิร์มแวร์ของไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ง่ายขึ้น
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) ช่วยให้องค์กรปรับใช้แอปพลิเคชันที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์บนคลาวด์ได้ คุณสามารถปรับขนาดสภาพแวดล้อมการประมวลผลหรืออินสแตนซ์ได้ตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันและความต้องการอย่างต่อเนื่องของคุณ เรามีอินสแตนซ์ประเภทต่างๆ รวมถึงอินสแตนซ์ที่ขับเคลื่อนโดยโปรเซสเซอร์ ARM Intel และ AMD สำหรับเวิร์กโหลดเกือบทุกชนิด
เริ่มต้นกับการพัฒนาไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์บน AWS โดยสร้างบัญชีวันนี้
