بسیار پیش آمده است که این دو مورد را با یکدیگر اشتباه بگیرند. هر دو ویژگی های مشترک زیادی دارند و به همان اندازه تفاوت های بنیادی بسیاری نیز دارند. جالب اینجاست که با نگاه کردن به آنها نمی توان آنها را از یکدیگر تشخیص داد. آنها را می توان در مدل های مختلفی از ۶ پین گرفته تا ۸۰ و ۱۰۰ پین و حتی بالاتر بسته به ویژگی ها یشان به کار برد. حال به تفاوت میان اینها برگردیم. در ادامه با مرجع تخصصی الکترونیک به زبان فارسی دیجی اسپارک همراه باشید.
میکروپروسسور ( microprocessor ) چیست ؟
میکروپروسسور یا ریزپردازنده، یک نوع مدار الکترونیکی است که برای انجام عملیات پردازشی و کنترلی در سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این قطعه الکترونیکی به صورت یک چیپ کوچک طراحی شده است و به عنوان “قلب” یا “مغز” سیستم‌های کامپیوتری عمل می‌کند.میکروپروسسورها برای انجام محاسبات ریاضی، عملیات منطقی و کنترل سیستم‌ها استفاده می‌شوند. آنها اطلاعات را دریافت می‌کنند، آنها را از طریق مدارهای داخلی خود پردازش می‌کنند و نتیجه را به سایر قسمت‌های سیستم ارسال می‌کنند. میکروپروسسورها قادرند دستورات مختلف را اجرا کرده و کارایی سیستم‌های الکترونیکی را بهبود بخشند.این تکنولوژی در حال حاضر به طور گسترده در کامپیوترها، تلفن‌های همراه، تلویزیون‌ها، دستگاه‌های خانگی، خودروها و سیستم‌های دیگر استفاده می‌شود. میکروپروسسورها معمولاً شامل واحدهای پردازشی مرکزی (CPU) هستند که وظیفه اصلی پردازش داده‌ها را برعهده دارند، و واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) که به پردازش تصاویر و گرافیک مرتبط هستند.میکروپروسسورها از تراشه‌های نیمه‌هادی ساخته می‌شوند که شامل میلیون‌ها ترانزیستور کوچک است. ترانزیستورها به عنوان سوئیچ‌های الکترونیکی عمل می‌کنند و اجازه می‌دهند داده‌ها را درون میکروپروسسور جابجا کنند و عملیات‌های پردازشی را انجام دهند. هر ترانزیستور قادر است یا در حالت روشن (۱) یا خاموش (۰) باشد، و این دو حالت باینری برای نمایش و ذخیره اطلاعات در سیستم‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.میکروپروسسورها در اساس شامل واحد کنترل و واحد اجرا هستند. واحد کنترل مسئول هدایت و کنترل عملیات میکروپروسسور است و برنامه‌های اجرا شده را به ترتیب صحیح دستورالعمل می‌دهد. واحد اجرا شامل واحدهای حافظه، واحدهای حساب و ریاضی و واحدهای ورودی/خروجی است که عملیات محاسباتی و منطقی را انجام می‌دهند.میکروپروسسورها از طریق معماری و طرح‌های داخلی مختلفی مانند x86، ARM و MIPS پیاده‌سازی می‌شوند. این معماری‌ها قوانین و دستورالعمل‌های خاصی را برای اجرای عملیات‌ها تعیین می‌کنند. بر اساس تعداد هسته‌ها، میکروپروسسورها به دو دسته تک‌هسته‌ای و چند هسته‌ای تقسیم می‌شوند. میکروپروسسورهای تک‌هسته‌ای فقط یک هسته پردازشی دارند، در حالی که میکروپروسسورهای چند هسته‌ای دارای چندین هسته پردازشی هستند که می‌توانند وظایف مختلف را به صورت همزمان و موازی انجام دهند، که باعث افزایش کارایی و سرعت پردازش سیستم می‌شود.میکروپروسسورها همچنین دارای حافظه‌های مختلفی مانند حافظه نهان (Cache) و حافظه اصلی (Main Memory) هستند. حافظه نهان به منظور افزایش سرعت دسترسی به داده‌ها استفاده می‌شود. این حافظه‌ها در داخل میکروپروسسور قرار دارند و دسترسی به آنها بسیار سریعتر از دسترسی به حافظه اصلی است. حافظه اصلی، که معمولاً به صورت حافظه رم (RAM) پیاده‌سازی می‌شود، برای ذخیره داده‌ها و برنامه‌ها استفاده می‌شود.میکروپروسسورها همچنین قادر به ارتباط با سایر قسمت‌های سیستم هستند، از جمله واحدهای ورودی/خروجی مانند کارت‌های صوتی، کارت‌های شبکه، درایوهای دیسک و دستگاه‌های ورودی مانند صفحه کلید و ماوس. این ارتباطات از طریق رابط‌های استانداردی مانند پورت‌های USB، HDMI، SATA و Ethernet برقرار می‌شود.تکنولوژی میکروپروسسورها به طور مداوم در حال توسعه و پیشرفت است. سازندگان در تلاشند تا عملکرد، کارایی و قدرت پردازشی میکروپروسسورها را افزایش دهند، همچنین انرژی مصرفی و حرارت تولید شده را کاهش دهند. بهبود معماری پردازنده شامل بهبود نحوه اجرای دستورات و استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری است. به طور معمول، نسل جدید میکروپروسسورها با بهبود عملکرد، قابلیت پردازش داده‌های بزرگتر، پشتیبانی از فناوری‌های جدید مانند هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، و کاهش مصرف انرژی عرضه می‌شوند.افزایش تعداد هسته‌های پردازشی در میکروپروسسورها به توزیع بار پردازشی و اجرای موازی وظایف کمک می‌کند. با افزایش تعداد هسته‌ها، سیستم می‌تواند بیشترین قدرت پردازشی را در برخورد با وظایف چند nقلو داشته باشد.افزایش فرکانس ساعت نیز به معنای افزایش سرعت پردازش میکروپروسسور است. با افزایش فرکانس ساعت، پردازشگر قادر است دستورات را با سرعت بیشتری اجرا کند. اما افزایش فرکانس ساعت ممکن است مصرف انرژی و تولید حرارت را افزایش دهد، که نیاز به مدیریت حرارت و بهینه‌سازی مصرف انرژی را دارد.
میکروکنترلر Micro-controller چیست؟
میکروکنترلر (Microcontroller) نیز به عنوان سیستم کنترل‌کننده یا کنترلر تعبیر می‌شود. این یک نوع مدار الکترونیکی مجتمع است که شامل یک واحد پردازشی مرکزی (CPU)، حافظه، واحدهای ورودی/خروجی و سایر سازماندهی‌ها است که به صورت یکپارچه در یک چیپ تراشه شده‌اند.میکروکنترلرها به عنوان کنترل‌کننده‌های ساده و مدارکنترل کننده برای سیستم‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی کوچک استفاده می‌شوند. آنها قابلیت اجرای برنامه‌ها و کنترل توابع مختلف را دارند. به طور معمول، میکروکنترلرها در کنار حسگرها، اکتوآتورها و دستگاه‌های جانبی دیگر قرار می‌گیرند تا وظایف کنترل و مانیتورینگ را بر عهده بگیرند.ویژگی مهمی که میکروکنترلرها را از میکروپروسسورها متمایز می‌کند، این است که آنها دارای توابع کنترلی ورودی/خروجی مستقیم هستند. یعنی میکروکنترلرها به طور معمول دارای پایه‌ها یا پورت‌هایی هستند که به آنها امکان ارتباط با عناصر خارجی را می‌دهند، مانند دکمه‌ها، ال سی دی، موتورها، سنسورها و دستگاه‌های ارتباطی. میکروکنترلرها دارای حافظه محلی (مانند حافظه فلش) هستند که برنامه‌ها و داده‌های مورد نیاز را ذخیره می‌کنند. این حافظه قابل بروزرسانی و برنامه‌ریزی مجدد است، که به برنامه ریزپردازنده چند‌هسته‌ای (Multicore Processor) یا چند سیستم‌هسته‌ای (Multiprocessor) یک نوع میکروپروسسور است که بیش از یک هسته پردازشی دارد. در این نوع پردازنده‌ها، چندین هسته مستقل در یک تراشهٔ تکنولوژیکی قرار می‌گیرند و می‌توانند به طور موازی و همزمان وظایف مختلف را اجرا کنند. این باعث افزایش قدرت پردازشی و کارایی سیستم می‌شود.با توجه به تعداد هسته‌های پردازشی، میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند: سیستم‌هسته‌ای دوگانه (Dual-Core) با دو هسته پردازشی و سیستم‌هسته‌ای چندگانه (Multi-Core) با بیش از دو هسته پردازشی.استفاده از میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای مزایایی دارد. در ابتدا، این نوع پردازنده‌ها امکان اجرای برنامه‌ها و وظایف موازی را فراهم می‌کنند، به این معنی که هر هسته می‌تواند به صورت مستقل وظایف خود را انجام دهد. این بهبود در قابلیت پردازش همزمان و منطقی، منجر به افزایش سرعت و کارایی سیستم می‌شود.علاوه بر این، میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای از لحاظ مدیریت منابع و توزیع بار پردازشی نیز بهینه‌تر عمل می‌کنند. هر هسته می‌تواند به طور مستقل به وظایف خاصی اختصاص داده شود، که این امکان را به سیستم می‌دهد تا منابع پردازشی را بهینه‌تر تخصیص دهد و کارها را به صورت همزمان انجام دهد. این منجر به بهبود عملکرد و زمان اجرای برنامه‌ها می‌شود، به ویژه در برنامه‌هایی که می‌توانند به صورت موازی اجرا شوند.با توجه به اینکه میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای بر روی یک تراشهٔ تکنولوژیکی قرار دارند، آنها نسبت به سیستم‌های چندپردازندهٔ جداگانه کمترین هزینه و پیچیدگی را دارند. همچنین، از لحاظ مصرف انرژی نیز این نوع پردازنده‌ها بهینه‌تر عمل می‌کنند، زیرا در هر لحظه فقط هسته‌هایی که برای اجرای وظیفهٔ مشخصی لازم است، فعال هستند و بقیه هسته‌ها در حالت خواب قرار دارند.استفاده از میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای در بسیاری از زمینه‌های کاربردی مناسب است. به عنوان مثال، در سیستم‌های جاسازی (Embedded Systems) که برای کنترل دستگاه‌ها و سیستم‌های خاص طراحی می‌شوند، استفاده از چند سیستم‌هسته‌ای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد. همچنین، در سرورها، کلاینت‌های موازی، سیستم‌های هوشمند و بسیاری از نرم‌افزارهای پردازش موازی، میکروپروسسورهای چند سیستم‌هسته‌ای به صورت گسترده استفاده می‌شوند.
تفاوت میکروکنترلر و میکروپروسسور
میکروکنترلر و میکروپروسسور دو نوع پردازنده الکترونیکی هستند که در کاربردها و قابلیت‌های خود تفاوت‌هایی دارند. در ادامه به توضیح این تفاوت‌ها می‌پردازم:
- میکروکنترلر:
- یک مدار الکترونیکی مجتمع است که شامل یک واحد پردازشی مرکزی (CPU)، حافظه، واحدهای ورودی/خروجی و سایر سازماندهی‌ها است.
- طراحی شده برای کنترل و کاربردهای محدودتری مانند سیستم‌های جاسازی، دستگاه‌های الکترونیکی ساده، رباتیک و سیستم‌های کوچک و بهبود عملکرد و کنترل آنها.
- دارای واحدهای ورودی/خروجی مستقیم که به طور مستقل با عناصر خارجی ارتباط برقرار می‌کنند، مانند سنسورها، موتورها، صفحه نمایش و دکمه‌ها.
- دارای حافظه محلی (مانند حافظه فلش) برای ذخیره برنامه‌ها و داده‌های مورد نیاز است.
- میکروپروسسور:
- یک پردازنده عمومی است که شامل یک واحد پردازشی مرکزی (CPU)، حافظه و واحدهای ورودی/خروجی است.
- طراحی شده برای کاربردهای گسترده‌تر و کلی‌تری مانند سیستم‌های رایانه، لپ‌تاپ‌ها، سرورها، تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده.
- برای اجرای برنامه‌های کلی و گسترده‌تر به کار می‌رود و اغلب نیازمند سیستم عامل و نرم‌افزارهای پیچیده‌تر است.
تفاوت‌های اصلی بین میکروکنترلر و میکروپروسسور عبارتند از:
- کاربردها: میکروکنترلرها اصطلاحاً برای کنترل و کاربردهای محدودتر طراحی شده‌اند. آنها در سیستم‌های جاسازی، دستگاه‌های الکترونیکی ساده، رباتیک و سیستم‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند. میکروپروسسورها به عنوان پردازنده‌های عمومی و گسترده‌تر استفاده می‌شوند و در سیستم‌های رایانه، لپ‌تاپ‌ها، سرورها، تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- واحدهای ورودی/خروجی: میکروکنترلرها دارای واحدهای ورودی/خروجی مستقیم هستند که به طور مستقل با عناصر خارجی ارتباط برقرار می‌کنند. این امکان را به آنها می‌دهد تا به صورت مستقل و با کنترل دقیق بر روی این عناصر عمل کنند. میکروپروسسورها همچنین دارای واحدهای ورودی/خروجی هستند، اما به طور کلی نیازمند واسط‌ها و اتصالات بیشتری هستند تا بتوانند با عناصر خارجی ارتباط برقرار کنند.
- حافظه: میکروکنترلرها معمولاً دارای حافظه محلی (مانند حافظه فلش) برای ذخیره برنامه‌ها و داده‌های مورد نیاز هستند. حجم حافظه در میکروکنترلرها معمولاً محدودتر است. میکروپروسسورها از حافظه بزرگتر و پیچیده‌تری استفاده می‌کنند، که شامل حافظه عمده برای برنامه‌ها و داده‌ها است. این حافظه‌ها می‌توانند شامل حافظه RAM، حافظه داخلی، حافظه فلش و حافظه دسترسی تصادفی (EEPROM) باشند. حجم حافظه در میکروپروسسورها عموماً بیشتر است و می‌تواند به طور مستقل افزایش یابد.
- پیچیدگی و قدرت پردازشی: میکروکنترلرها معمولاً دارای پردازشگرهای ساده‌تر و کمتری هستند که طراحی شده‌اند تا با مصرف انرژی کمتر و در کاربردهای خاص کار کنند. آنها معمولاً به منظور انجام عملیات‌های ساده و کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. میکروپروسسورها دارای پردازشگرهای پیچیده‌تر و قدرتمندتری هستند که قادر به انجام عملیات‌های پیچیده‌تر و پردازش سریعتر هستند. آنها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به قدرت پردازش بیشتر و کاربردهای کامپیوتری عمومی دارند، استفاده می‌شوند.
- قدرت مصرف انرژی: به طور کلی، میکروکنترلرها با مصرف انرژی کمتری کار می‌کنند و برای کاربردهایی که باتری یا منابع انرژی محدود دارند، مناسب هستند. این به دلیل استفاده از پردازشگرهای ساده‌تر و حجم حافظه کمتر است. میکروپروسسورها به طور کلی مصرف انرژی بیشتری دارند، زیرا به پردازشگرهای پیچیده‌تر و حجم حافظه بیشتر نیاز دارند.
