ARM
ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關技術及軟件。
ARM也是單片機。ARM架構是面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器，基本是32位單片機的行業(yè)標準，它提供一系列內核、體系擴展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案，四個功能模塊可供生產廠商根據不同用戶的要求來配置生產。
由于所有產品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產品中運行。目前ARM在手持設備市場占有90以上的份額，可以有效地縮短應用程序開發(fā)與測試的時間，也降低了研發(fā)費用。
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DSP
DSP(digital singnal processor)是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。一個數(shù)字信號處理器在一塊不大的芯片內包括有控制單元、運算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲器，并可以與一定數(shù)量的外部設備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個微型計算機。
DSP采用的是哈佛設計，即數(shù)據總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊。也就是說在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，并進行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度 。
另外還允許在程序空間和數(shù)據空間之間進行傳輸，因為增加了器件的靈活性。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據解譯回模擬數(shù)據或實際環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。
它的強大數(shù)據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。由于它運算能力很強，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復雜的應用提供了一條有效途徑。
DSP芯片的主要特點
在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法
程序和數(shù)據空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據
片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數(shù)據總線在兩塊中同時訪問
具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持
快速的中斷處理和硬件I/O支持
具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器
可以并行執(zhí)行多個操作
支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行
當然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。
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FPGA
FPGA(Field Programmable Gate Array)(現(xiàn)場可編程門陣列)的縮寫，它是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產物，是專用集成電路(ASIC)中集成度最高的一種。
FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個新概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊IOB(Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。
用戶可對FPGA內部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置，以實現(xiàn)用戶的邏輯。它還具有靜態(tài)可重復編程和動態(tài)在系統(tǒng)重構的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路，F(xiàn)PGA既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。
可以毫不夸張的講，F(xiàn)PGA能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能CPU，下至簡單的74電路，都可以用FPGA來實現(xiàn)。FPGA如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設計一個數(shù)字系統(tǒng)。通過軟件仿真，我們可以事先驗證設計的正確性。
在PCB完成以后，還可以利用FPGA的在線修改能力，隨時修改設計而不必改動硬件電路。使用FPGA來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設計時間，減少PCB面積，提高系統(tǒng)的可靠性。
FPGA是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態(tài)的，因此工作時需要對片內的RAM進行編程。用戶可以根據不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據讀入片內編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復成白片，內部邏輯關系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復使用。
FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據，可以產生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活?？梢哉f，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。
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那么它們的區(qū)別有哪些呢?
ARM具有比較強的事務管理功能，可以用來跑界面以及應用程序等，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在控制方面，而DSP主要是用來計算的，比如進行加密解密、調制解調等，優(yōu)勢是強大的數(shù)據處理能力和較高的運行速度。
FPGA可以用VHDL或verilogHDL來編程，靈活性強，由于能夠進行編程、除錯、再編程和重復操作，因此可以充分地進行設計開發(fā)和驗證。當電路有少量改動時，更能顯示出FPGA的優(yōu)勢，其現(xiàn)場編程能力可以延長產品在市場上的壽命，而這種能力可以用來進行系統(tǒng)升級或除錯。
作為Processor，這幾種器件有什么有優(yōu)缺點。其實C51，ARM，DSP都不是單獨作為芯片來提供給用戶的，都要加一些外圍電路來支持。例如：memory controller、interrupt controller、timer、UART、SPI、I2C等等。
從processor角度來比較
C51是8位的、ARM是32位的、DSP有16位的，也有更高的
所有說從運算能力上看，C51最弱，DSP最強，ARM居中
結構差別較大，C51最簡單是一般的馮諾伊曼結構、ARM9以上是哈佛結構的RISC、DSP一般使用哈佛結構
C51一般芯片面積非常小，工作頻率很低(一般是10多MHz，有的是24MHz)，所以功耗低；DSP則頻率很高(高的達到300MHz以上)，所以功耗大；ARM芯片面積也很小，ARM7是0.55平方毫米，功耗也比較小。頻率大約在(幾十到200MHz之間)
所以一般C51主要應用于不需要太多計算量的控制類系統(tǒng)，一般配有豐富的外圍module；DSP則主要應用于需要進行復雜計算的高端系統(tǒng)，例如圖像處理，加密解密，導航系統(tǒng)等，外圍module一般較少；ARM是C51和DSP之間的一個折衷
強調一點：C51的性能遠不如ARM和DSP，但仍然占據重要的一席之地，原因就是性能價格比；因為它太成熟了，太小了，太便宜了，而在一些需要復雜計算的領域，DSP也不可或缺；ARM的成功就是他找到了一個折衷點，并且建立了一個非常靈活的商業(yè)模型
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CPLD
CPLD(Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件， 是從PAL和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結構復雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。
是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數(shù)字集成電路。 其基本設計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜(“在系統(tǒng)”編程)將代碼傳送到目標芯片中，實現(xiàn)設計的數(shù)字系統(tǒng)。
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FPGA和CPLD的區(qū)別
FPGA與CPLD的辨別和分類主要是根據其結構特點和工作原理。通常的分類方法是：將以乘積項結構方式構成邏輯行為的器件稱為CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。將以查表法結構方式構成邏輯行為的器件稱為FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。
盡管FPGA和CPLD都是可編程ASIC器件，有很多共同特點，但由于CPLD和FPGA結構上的差異，具有各自的特點。
各自的特點
CPLD更適合完成各種算法和組合邏輯，F(xiàn)PGA更適合于完成時序邏輯。換句話說，F(xiàn)PGA更適合于觸發(fā)器豐富的結構，而CPLD更適合于觸發(fā)器有限而乘積項豐富的結構
CPLD的連續(xù)式布線結構決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的，而FPGA的分段式布線結構決定了其延遲的不可預測性
在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。CPLD通過修改具有固定內連電路的邏輯功能來編程，F(xiàn)PGA主要通過改變內部連線的布線來編程；FPGA可在邏輯門下編程，而CPLD是在邏輯塊下編程
FPGA的集成度比CPLD高，具有更復雜的布線結構和邏輯實現(xiàn)
CPLD比FPGA使用起來更方便。CPLD的編程采用E2PROM或FASTFLASH技術，無需外部存儲器芯片，使用簡單；而FPGA的編程信息需存放在外部存儲器上，使用方法復雜
CPLD的速度比FPGA快，并且具有較大的時間可預測性。這是由于FPGA是門級編程，并且CLB之間采用分布式互聯(lián)，而CPLD是邏輯塊級編程，并且其邏輯塊之間的互聯(lián)是集總式的
在編程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲器編程，編程次數(shù)可達1萬次，優(yōu)點是系統(tǒng)斷電時編程信息也不丟失，CPLD又可分為在編程器上編程和在系統(tǒng)編程兩類；FPGA大部分是基于SRAM編程，編程信息在系統(tǒng)斷電時丟失，每次上電時，需從器件外部將編程數(shù)據重新寫入SRAM中，其優(yōu)點是可以編程任意次，可在工作中快速編程,從而實現(xiàn)板級和系統(tǒng)級的動態(tài)配置
CPLD保密性好，F(xiàn)PGA保密性差
一般情況下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明顯
手機掃描二維碼
