计算机
是对硬件的非常广泛的描述，可以采用许多不同形式的软件组合以及与计算机相关的三字母缩写的数量是巨大的。为了澄清我们在计算机世界中使用的大量不同的缩写，我们首先需要基本了解计算机通常是如何构建的。或多或少的所有计算机，无论其物理形状或名称如何，都具有相同的基本结构：所谓的冯·诺依曼架构。
它使用中央处理单元（CPU）从随机存取存储器（RAM）存储器单元中获取数据和指令以执行命令。 RAM是一个易于关闭的主存储器，如果断电。临时数据存储在CPU可以快速访问的寄存器中。
CPU还可以将临时结果存储在RAM中，但它将“永久”数据存储在单独的存储器上，通常是非易失性，次级存储器，如SSD或闪存磁盘，即使电力丢失也可以保存数据。
顾名思义，算术逻辑单元（ALU）负责执行类似的添加，减法和逻辑操作，比如与 或 非（计算机中逻辑运算的一种）
控制单元控制计算机的ALU，存储器和输入/输出设备的操作，告诉他们如何响应其刚从RAM读取和解释的程序指令。
计算机使用某些通信单元与周围世界（输入/输出或I / O）通信，例如键盘和鼠标进行输入，以及输出的显示和打印机。
输入微控制器
在时间开始（即，20世纪60年代），有像冰箱一样大的CPU，在房间大小的计算机中进行所需的计算。计算机的其他部分，如内存和输入输出，分为单独的个体。今天，在pc上，如笔记本电脑和台式机，CPU，RAM，I / O和非易失性存储器通常在主板上物理分开。然而，在20世纪70年代和1980年代，它可以将越来越多的功能集中到单个集成电路（IC）上。而不是分离模块，这些专用IC，称为微控制器单元（MCU），将所有功能组合到一个芯片中。
微控制器在所谓的嵌入式系统中迅速变得无处不在。嵌入式系统通常具有较大的机械或电子系统内的专用功能，并且嵌入作为完整设备的一部分，通常包括电子硬件和机械部件。
嵌入式系统几乎可以在我们现代世界中的任何地方找到。恒温器，洗衣机，汽车，乘客客机和卫星均依赖于带有微控制器的嵌入式系统。即使是您的信用卡也有一个！这是一个巨大的全球市场，每年都有数十亿筹码。由于大多数嵌入式系统需要相对较少的计算能力，因此IC可以高度专业化，更小，更高的高功率，并且当然会更便宜。今天最便宜的微控制器实际上只花了几个美国美分！
显然，在处理电力时，微控制器比PC更受限制。 但是，微控制器缺乏内存和加工能力，通过提供一系列功能，使它们成为完美的嵌入式系统，其中常用模拟传感器，电动机，阀门，LED和简单显示器。 典型的微控制器提供了几十个通用I / O线（GPIOS）以及与硬件通信的几种方法。 它们通常包含模数转换器和数模转换器（DACS和ADC），以及用于电机控制的脉冲宽度调制（PWM）控制器。 有些甚至拥有内置WiFi和蓝牙。 与通用CPU相比，上述所有内容都是成本的一小部分。
SOCS和SBC
将功能集成到单个芯片中并未使用微控制器停止。今天，大多数智能手机依赖所谓的系统上芯片（SoC）。除CPU，Memory等，这些芯片可能包含手机至关重要的各种功能，如机器学习，图形和安全性。 计算机开发中的另一个分支包括单板计算机或SBC。这种“form factor”正是名称所暗示的：单个印刷电路板上的全电脑。换句话说，就像使用常规PC一样，计算机的组件在某种程度上分成物理实体，如图形处理单元（GPU），并且可能是WiFi /网络的单独芯片等。组件焊接到电路板不能在常规PC中更换或升级。为了让事情更加令人困惑，许多SBC使用SOC来添加功能。 SBCS通常使用图形用户界面运行一些轻量级的Linux发行版，并且可以连接到显示器，甚至用作低成本个人计算机。 SBC最着名的例子是2012年发布的Raspberry Pi。到2012年5月，已售出40百万个Raspberry Pi电脑，这使得该设备成为有史以来最受欢迎的电脑之一。
在单个芯片上越来越多的功能集成在不同类型的计算机之间的线条显然会模糊，因此很难分类不同类型的硬件。 下表是一种尝试澄清嵌入式系统，互联网等中常用的术语。注意，一些术语的定义略有模糊，其中一些术语之间存在一些重叠。
微控制器的关键属性
通常使用术语“核心”在讨论微控制器和计算机时使用。 微控制器内的CPU /微处理器包含一个或多个CPU或核心。 这些核心可以使用通常许可用于微处理器制造商的不同所谓的架构构建。 有几种架构可用
截至2021年，大多数个人计算机，笔记本电脑和游戏机销售的基于X86架构，而智能手机或平板电脑的移动类别由ARM架构主导。 ARM在微控制器的世界也占主导地位。
words，RISC和megahertz
在讨论微控制器及其核心时，一个特征非常常见：单词长度。 除此之外，架构还可以是两种主要类型：RISC和CISC，不同的微控制器以不同的时钟速度运行。 以下是对这三种特征的简要说明。
字长
在计算中，单词是特定处理器设计使用的数据的自然单位，以bits测量。 换句话说，单词大小（或“字宽”或“字长”）指的是计算机CPU处理的bits数。 单词中的比特数是任何特定处理器设计或计算机架构的重要特征。 通用字长度为8位，16位，32位和64位。 今天，通常，较短的字长表示处理器较弱
RISC和CISC.
与CISC体系结构相比，RISC体系结构意味着微控制器中只有很少的、非常简单的低级指令，而在CISC体系结构中，一条指令就可以执行更复杂的任务。与CISC相比，使用RISC需要更多的指令来完成特定的任务。和往常一样，这两种体系结构都有优缺点，但一般来说，CISC体系结构通常用于普通计算机，而RISC体系结构广泛应用于智能手机、平板电脑和嵌入式设备。
时钟频率
在计算中，时钟频率、时钟速度或时钟速率通常是指处理器的时钟发生器产生脉冲的频率，这些脉冲用于同步其组件的操作。换句话说，时钟速率是整个系统的节拍器。稍微简化一点，可以这样说，节拍器的每一个滴答声，都可以执行一条计算机指令。因此，时钟速率对当前CPU的执行速度至关重要。所以我们为什么不提高速度来提高执行速度呢?首先，高时钟率会降低可靠性，过高的时钟率最终会导致整个系统崩溃。此外，更高的时钟速率消耗更多的电力，可能会导致芯片过热，导致硬件发生灾难性故障。微控制器通常被额定在一定的时钟速度下使用。比额定转速更高是可能的，但也可能影响系统的稳定性。作为时钟速率的一个例子，微控制器的工作速率从几百千赫到几百兆赫，而我的Macbook Pro的CPU运行频率是2ghz，即每秒20亿次。
MCU，SOC和微处理器的制造商
全面概述可用的微控制器，SOC和微处理器是不可能的，因为有数千种型号正在制造。 然而，为了清楚起见，下表显示了选择的微控制器，SOC和微处理器以及它们相应的核心架构，以及它们所使用的位置的一些示例：
ARM
由于ARM是最常见的核心架构，因此我们有必要对其进行简要概述。 ARM生产了大量不同的微处理器内核，并不是所有的都与本文相关。通常用于嵌入式系统的ARM产品线是Cortex-M。ARM Cortex-M是一组32位RISC处理器内核。这些核心是为低成本和节能的集成电路而优化的，这些集成电路已经嵌入了数百亿的消费设备。Cortex-M系列包括Cortex-M0, Cortex-M1, Cortex-M3, Cortex-M4和Cortex-M7以及一些较新的型号。
Espressif
回到2014年，来自中国的新微控制器，称为ESP8266，开始在世界西部地区引起关注。 ESP8266是由上海Espressif系统生产的低成本支持的微控制器。 ESP8266通常用作网关在线获取其他微控制器，但直到用户意识到它可能被用过独立。 ESP8266现在已被ESP32成功，它具有增加的能力，但仍处于低价点。它具有520个Kib RAM，最多可容纳4个MIB片上闪存，并以240 MHz运行。它是使用开放式RISC-V架构构建的。 ESP32有许多所谓的开发套件可用，使ESP32非常简单地进行实验和修补。因此，该芯片在制造商社区内变得非常受欢迎，它也用于生产的几个较大的HW制造商，如飞利浦，TechBase和Sonoff。由于初始释放浓缩件焦点已在世界各地发布大量的ESP32芯片：这些数字总共有数亿。
