單片機(jī)是電子專業(yè)的朋友都接觸過(guò)的設(shè)備，可以說(shuō)單片機(jī)是新手、老手都會(huì)玩的利器。為增進(jìn)大家對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)單片機(jī)和芯片的區(qū)別以及單片機(jī)的執(zhí)行速度予以介紹。如果你對(duì)單片機(jī)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、單片機(jī)和芯片的區(qū)別

近年來(lái)，市場(chǎng)對(duì)單片機(jī)的需求較為旺盛，單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如消費(fèi)、汽車(chē)、家電、工業(yè)等等，人們也經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到關(guān)于芯片、單片機(jī)的討論，那么單片機(jī)究竟是什么?芯片和單片機(jī)有區(qū)別嗎?為什么單片機(jī)要用C語(yǔ)言編程呢?

那么單片機(jī)和芯片又有什么區(qū)別呢?芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱，大多數(shù)芯片都不可以寫(xiě)入程式，功能相對(duì)單一。而單片機(jī)可以寫(xiě)入簡(jiǎn)單的程序，用起來(lái)非常方便，芯片沒(méi)有單片機(jī)的功能完善，這就是二者的區(qū)別。

至于單片機(jī)為什么還要用C語(yǔ)言編程，這就要從單片機(jī)編程的特點(diǎn)說(shuō)起。單片機(jī)的數(shù)據(jù)空間和程序空間都是有限的，因此在編程時(shí)最好保持程序的短小精悍。同時(shí)，因?yàn)槌朔ê统〞?huì)很占用時(shí)間，拖慢單片機(jī)的速度，因此在編程時(shí)應(yīng)該盡可能避免乘法和除法，使用加、減、移位運(yùn)算，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在進(jìn)行單片機(jī)編程時(shí)，需要精打細(xì)算，而高級(jí)語(yǔ)言的代碼體積過(guò)于臃腫，不適用于單片機(jī)工作。

其實(shí)，開(kāi)發(fā)單片機(jī)多使用C語(yǔ)言最重要的原因，還是因?yàn)槟壳白钸m合單片機(jī)開(kāi)發(fā)的語(yǔ)言過(guò)于復(fù)雜晦澀，并且不同的單片機(jī)匯編指令也不同，不能直接把程序從單片機(jī)上直接移植到另一種單片機(jī)上，如果每次都使用最適合的那種語(yǔ)言來(lái)編程，那么工程量巨大，不如使用精簡(jiǎn)且執(zhí)行效率高的C語(yǔ)言重寫(xiě)程序。因此目前C語(yǔ)言才是單片機(jī)開(kāi)發(fā)編程中最常使用的編程語(yǔ)言。

如今，單片機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到了人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，只要用上了單片機(jī)，產(chǎn)品就獲得了“智能”的前綴，在各行各業(yè)都往智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，單片機(jī)的發(fā)展?jié)摿O為巨大。

二、單片機(jī)執(zhí)行速度與什么有關(guān)

單片機(jī)的執(zhí)行速度與什么有關(guān)呢，當(dāng)然對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，第一時(shí)間想到的是晶振，沒(méi)錯(cuò)，晶振算一個(gè)，但準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)應(yīng)該是單片機(jī)的時(shí)鐘源(再具體一點(diǎn)就是單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘)。單片機(jī)的時(shí)鐘源來(lái)說(shuō)有分為內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘，外部時(shí)鐘源一般指的就是晶振了;內(nèi)部時(shí)鐘對(duì)于比較老的單片機(jī)是沒(méi)有的(比如51單片機(jī))。還有一點(diǎn)需要注意的是現(xiàn)在許多高級(jí)一點(diǎn)的單片機(jī)都會(huì)涉及到倍頻和分頻，n倍頻即把單片機(jī)的時(shí)鐘源乘以n作為單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘;分頻與倍頻恰好相反。

第二點(diǎn)，應(yīng)該是執(zhí)行一條指令需要多少個(gè)時(shí)鐘周期，對(duì)于老一點(diǎn)的51單片機(jī)執(zhí)行一條指令需要12個(gè)時(shí)鐘周期，但現(xiàn)在大多數(shù)單片機(jī)執(zhí)行一條指令僅需1個(gè)時(shí)鐘周期(STC的 1 T 單片機(jī))，這樣速度一下子就提高12倍。

第三點(diǎn)，就是常說(shuō)的幾位機(jī)，最初接觸的51大多為8位機(jī)，而后來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展有了16位機(jī)(飛思卡爾、AVR等)、32位機(jī)(stm32)。我們都知道所有的指令最后執(zhí)行的都是一連串的2進(jìn)制數(shù)，對(duì)于8位機(jī)一次可以執(zhí)行8位，而16位機(jī)可以執(zhí)行16位，32位機(jī)可以執(zhí)行32位，這樣32位的明顯比8位的快。

最后一點(diǎn)也是比較難理解的一點(diǎn)，就是單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，正常情況下一條執(zhí)行完成需要經(jīng)過(guò)取指令、解密尋址、執(zhí)行指令三個(gè)步驟，比較老的單片機(jī)在執(zhí)行這三個(gè)步驟時(shí)需要按照?qǐng)?zhí)行順序依次執(zhí)行，而高級(jí)的單片機(jī)(stm32)具有三級(jí)流水線，通俗的理解就是可以同時(shí)執(zhí)行三個(gè)步驟，這樣也大大的增加了單片機(jī)的執(zhí)行速度。

特別注意的是：所有的速度并不是成線性關(guān)系的，即在相同條件下，不是32位機(jī)的執(zhí)行速度就是8位機(jī)的4倍，更不是具有三級(jí)流水線的單片機(jī)的執(zhí)行速度是普通單片機(jī)的3倍。具體原因與其內(nèi)部設(shè)計(jì)的局限性有關(guān)系，這里我也不太清楚，不做太多介紹了。

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