一、单片机是什么
二、单片机有什么用
三、单片机发展历程
四、单片机发展趋势
五、CISC VS RISC
六、总结
一、单片机是什么
单片机：Single-Chip Microcomputer，单片微型计算机，是一种集成电路芯片
RAM里的SRAM和DRAM
SRAM（Static Random Access Memory）和DRAM（Dynamic Random Access Memory）是两种常见的随机访问存储器类型，它们在内部工作原理和应用方面有一些显著的区别。
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SRAM（Static RAM）:
- 静态特性： SRAM是静态存储器，这意味着它在没有时钟信号的情况下可以保持存储的数据。
- 刷新： 不需要定期刷新，因为数据是存储在触发器中，只要电源保持稳定，数据就会一直保持。
- 速度： 通常比DRAM更快，因为读写操作可以直接在存储单元之间进行，而不需要刷新周期或者访问电容。
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DRAM（Dynamic RAM）:
- 动态特性： DRAM是动态存储器，需要定期刷新以保持存储的数据，因为数据存储在电容中，电容会逐渐失去电荷。
- 刷新： 需要周期性地刷新，否则数据会丢失。
- 速度： 相对于SRAM而言，DRAM的访问速度通常较慢，因为访问需要经过行和列的选择。
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用途和成本：
- SRAM： 通常用于需要快速访问速度和不需要大容量的应用，例如缓存内存。
- DRAM： 通常用于需要大容量存储的应用，例如系统内存，因为DRAM可以提供相对较高的存储密度。
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功耗：
- SRAM： 通常功耗较高，因为它使用了更多的晶体管来实现每个存储单元。
- DRAM： 通常功耗较低，因为每个存储单元只需要一个电容和一个访问晶体管。
在嵌入式系统中，常常会使用SRAM作为处理器的缓存，而DRAM则用于系统内存。选择哪种类型的内存取决于应用的需求，例如速度、功耗、成本和容量。
Flash存储器(闪存)
在嵌入式系统中，特别是在单片机（Microcontroller）中，Flash存储器类似于个人电脑上的硬盘。
以下是关于Flash存储器在单片机中的一些重要方面：
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非易失性存储： Flash存储器是一种非易失性存储器，这意味着它可以在断电后保持存储的数据。这使得它非常适合用于嵌入式系统，因为系统可以在断电或重启后从Flash中加载程序代码或配置信息。
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程序存储： 在单片机中，Flash通常用于存储程序代码。当单片机启动时，它会从Flash中读取代码并执行。这使得Flash对于嵌入式系统的正常运行至关重要。
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数据存储： 除了程序代码，Flash还可以用于存储非易失性数据，例如配置信息、参数设置等。这些数据可以在设备断电后仍然保持，确保系统具有持久性。
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擦写和擦除： Flash存储器需要进行擦写和擦除操作，而这些操作通常是以块为单位进行的。在更新存储的数据或程序时，需要将整个块擦除，然后再进行写入操作。这与RAM不同，RAM允许单独的字节或字的写入。
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寿命考虑： Flash存储器有限的擦写寿命，因此在设计中需要考虑擦写次数。为了延长Flash的寿命，通常采用良好的擦写算法和均衡擦写操作。
总体而言，Flash存储器在嵌入式系统中扮演着重要的角色，类似于个人电脑中硬盘的作用。不仅用于存储程序代码，还用于存储系统的配置和持久性数据。
电脑 VS 单片机
计算X86 64位体系结构的理论最大数据传输速率的公式是：
传输速率 = ( 位数 / 8 ) × 时钟频率 \text{传输速率} = (\text{位数} / 8) \times \text{时钟频率} 传输速率=(位数/8)×时钟频率
其中：
- 传输速率是以字节每秒（Bytes per second）为单位的。
- 位数表示体系结构的位数，例如64位。
- 时钟频率表示处理器的时钟速率，例如5GHz。
这个公式是基于每个时钟周期能够处理的位数，通过将其转换为字节，我们可以得到每秒的最大传输速率。
当主频为2~5 GHz，带入上述公式计算如下：
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最低主频（2 GHz）：
传输速率 = ( 64 位 / 8 ) × 2 GHz = 16 GB/s \text{传输速率} = (64 \text{位} / 8) \times 2 \text{GHz} = 16 \text{GB/s} 传输速率=(64位/8)×2GHz=16GB/s -
最高主频（5 GHz）：
传输速率 = ( 64 位 / 8 ) × 5 GHz = 40 GB/s \text{传输速率} = (64 \text{位} / 8) \times 5 \text{GHz} = 40 \text{GB/s} 传输速率=(64位/8)×5GHz=40GB/s
这个计算假设X86架构每个时钟周期可以处理64位的数据，并且通过将其转换为字节，我们可以得到每秒的最大传输速率。根据您提供的范围，最低到最高主频下，传输速率的范围在16 GB/s到40 GB/s之间。这是理论上的最大传输速率，实际的性能可能受到其他因素的影响，如内存访问模式、缓存性能等。
STM32F1系列的主频为72MHz，内存容量在KB级别，传输速率约为300MB/s。让我们再次使用正确的公式：
传输速率 = ( 32 位 / 8 ) × 72 MHz = 288 MB/s \text{传输速率} = (32 \text{位} / 8) \times 72 \text{MHz} = 288 \text{MB/s} 传输速率=(32位/8)×72MHz=288MB/s
在这个计算中，我假设STM32F1系列每个时钟周期可以处理32位的数据，通过将其转换为字节，我们可以得到每秒的最大传输速率。因此，根据这个计算，理论上的最大传输速率为288MB/s，而不是300MB/s。这是一个近似值，实际性能可能会受到其他因素的影响。
单片机的特点
二、单片机有什么用
单片机在各个领域都有广泛的应用，因为它们提供了紧凑、低功耗、高度集成的解决方案。以下是一些单片机在不同领域的典型应用：
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仪器仪表：
- 电源控制：单片机可用于实现电源管理、稳压和开关电源控制。
- 示波器：数字示波器中的信号采集和处理通常涉及到单片机。
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家用电器：
- 空调：温度控制、风扇速度调节等。
- 冰箱：温度监控、自动化控制。
- 洗衣机：程序控制、电机驱动。
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工业控制：
- 机器人：运动控制、传感器数据处理、反馈控制。
- PLC（可编程逻辑控制器）：工业自动化中的控制单元。
- 电梯：楼层控制、安全系统。
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汽车电子：
- GPS（全球定位系统）：导航、位置追踪。
- ABS（防抱死制动系统）：车辆刹车控制。
- 胎压监测：检测和报告轮胎压力。
除了上述领域，单片机还广泛应用于消费电子、医疗设备、通信设备、安防系统、物联网（IoT）设备等。它们在这些应用中扮演着控制、处理和通信的关键角色，提高了设备的智能化和自动化水平。
三、单片机发展历程
四、单片机发展趋势
五、CISC VS RISC
CISC（Complex Instruction Set Computing）和 RISC（Reduced Instruction Set Computing）是两种计算机体系结构的设计哲学，它们主要在指令集的复杂性和执行效率上有所不同。
CISC（Complex Instruction Set Computing）:
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指令集复杂： CISC体系结构有一个复杂的指令集，其中包含大量不同的指令，一些指令可以执行多个低级操作。
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多寻址模式： CISC指令集通常支持多种寻址模式，使得一条指令能够操作多个内存位置。
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硬件复杂： CISC架构中的处理器通常较为复杂，包含多个执行单元和管道。
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高度优化： CISC指令集的目标是通过一个指令完成更多的工作，这通常需要更多的硬件支持和复杂的微体系结构。
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用途： 传统的x86架构是CISC架构的代表。
RISC（Reduced Instruction Set Computing）:
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指令集简化： RISC体系结构采用简化的指令集，每条指令执行的操作相对较少，但执行时间相对较短。
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单寻址模式： RISC指令集通常限制了寻址模式，简化了指令的解码和执行。
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硬件精简： RISC处理器的硬件结构相对精简，专注于提高时钟周期内执行指令的效率。
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流水线： RISC处理器通常采用流水线技术，使得多条指令可以同时在不同阶段执行。
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用途： ARM和MIPS等体系结构是RISC架构的代表。
在实际应用中，CISC和RISC并非严格对立的两种设计，而是两者之间存在一些模糊的区域。一些架构尝试结合两者的优点，采用混合的设计方法，称为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）的混合体（例如，Intel的IA-64架构）。选择CISC或RISC架构通常取决于设计目标、应用需求以及制造技术的发展。
冯诺依曼结构 VS 哈佛结构
冯诺依曼结构
程序指令和数据被存储在同一个存储器中
- 优点：总线资源占用少
- 缺点：执行效率较低
哈佛结构
程序指令和数据存储到两个独立的存储器中文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-828534.html
- 优点：执行效率较高
- 缺点：总线资源占用多
六、总结
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-828534.html
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