1 CPU

CPU(Central Processing Unit)，是一臺計算機的運算核心和控制核心。CPU由運算器、控制器和寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構成。主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。計算機的可編程性主要是指對中央處理器的編程。

1970年代以前，中央處理器由多個獨立單元構成，后來發(fā)展出由集成電路制造的中央處理器，這些高度收縮的組件就是所謂的微處理器，其中分出的中央處理器最為復雜的電路可以做成單一微小功能強大的單元，也就是所謂的核心。

差不多所有的CPU的運作原理可分為四個階段：提取(Fetch)、解碼(Decode)、執(zhí)行(Execute)和寫回(Writeback)。 CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼，并執(zhí)行指令。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編程。

2 MPU

MPU (Micro Processor Unit)，叫微處理器，是可編程特殊集成電路。MPU只是一個處理器，需要搭配內存等非常多的其他外設才可以構成一個系統(tǒng)。MCU內部有處理器、內存、Flash及其他模塊，僅僅需要搭配少量外設就可以構成一個系統(tǒng)。

在上世紀80年代非常流行，那時的微型計算機、游戲機都是使用MPU。比如Motorola公司的68000芯片就是一款主流的微處理器(MPU)。下圖是一款Alpha Micro AM-1000系列的微型計算機電路板，電路板右側中間最大的芯片就是MPU 68000。

后來MPU逐漸式微，可以認為MPU發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在只剩下了intel、AMD公司x86系列CPU。這類CPU也越來越復雜，稱之為“微處理器”似乎不恰當了。在個人電腦領域，可以看到類似下圖的主板。主板上插上CPU、內存條、聲卡等等就構成了一臺計算機。整個主板體積龐大、制造復雜。

3 MCU

MCU(Micro Control Unit)，叫微控制器，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器（timer/counter）、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機，形成芯片級的芯片。與應用在個人電腦中的通用型微處理器相比，它更強調自供應（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點是體積小，可放在儀表內部，但存儲量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。

MCU的發(fā)展經(jīng)歷過8位8051單片機、16位AVR單片機、32位STM單片機。

MCU內部集成了處理器和各類模塊，比如USB控制器、UART控制器、內存、Flash等等。只需要外接少量的器件，就可以搭建一個電子系統(tǒng)。

4 SoC

單片系統(tǒng)或片上系統(tǒng)（英語：System on a Chip，縮寫：SoC）是一個將電腦或其他電子系統(tǒng)集成到單一芯片的集成電路。單片系統(tǒng)可以處理數(shù)字信號、模擬信號、混合信號甚至更高頻率的信號。單片系統(tǒng)常常應用在嵌入式系統(tǒng)中。單片系統(tǒng)的集成規(guī)模很大，一般達到幾百萬門到幾千萬門。

SoC可以基于 MCU或 MPU，并將提供執(zhí)行某些類型的應用程序所需的一切。例如，對于圖像處理，SoC可能具有 MPU、數(shù)字信號處理器 (DSP)和/或圖形處理單元 (GPU)的組合，用于執(zhí)行快速算法計算，以及用于驅動顯示器和 HDMI或其他音頻/視頻輸入/輸出技術。SoC可在單個微型 IC上實現(xiàn)整個芯片系統(tǒng)。

5 MPU與MCU的區(qū)別

微控制器 (MCU)往往比微處理器 (MPU)更便宜、設置更簡單、操作更簡單。MCU可以被視為單芯片計算機，集成了ROM、RAM等在芯片內部，而 MPU則具有支持各種功能（如內存、接口和 I/O）的外圍芯片，可任意更換不同廠商的同種類型外設。微控制器和微處理器之間的一個重要區(qū)別是微處理器通常會運行操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)允許多個進程通過多個線程同時運行。需要驅動程序來支持外圍設備。

MCU將運行“裸機接口”，這意味著沒有操作系統(tǒng)。沒有操作系統(tǒng)，MCU一次只能運行一個控制回路。從軟件的角度來看，這意味著單個線程在微控制器的處理器或中央處理單元 (CPU)上運行。

MCU僅具有與外部世界交互的基本選項。MCU可能有 I2C、SPI、UART（串行），有時還有低級 USB連接。這些基本接口通常僅用于對 MCU進行編程。MCU的目的是永遠運行一個相當簡單的控制循環(huán)，或者直到它中斷或以其他方式停止。MCU往往比 MPU便宜。MCU并非不可能進行無線通信，但請記住，MCU一次只能運行一個線程。要得到服務，任何其他輸入或進程都必須等待單線程或控制循環(huán)先完成它正在執(zhí)行的操作。除了 I2C、SPI或 UART等基礎接口外，微處理器往往還有許多接口。MPU也可能有更復雜的接口，如以太網(wǎng)、藍牙、WiFi、閃存等。

越來越難判斷一個設備是 MCU還是 MPU，因為如今 MCU可以做很多事情，包括更復雜的外圍設備。MCU和 MPU之間的區(qū)別變得不那么明顯，因為現(xiàn)在一些 MCU帶有用于更復雜外設的簡單軟件驅動程序，并且可以找到更多具有片上集成外設的 MPU。