什么是多元管理單元（MPU）？

MPU（微處理單元）是一種半導(dǎo)體器件，根據(jù)程序執(zhí)行數(shù)值和邏輯處理。

它也被稱為微處理器，在計(jì)算機(jī)中起著核心作用。 計(jì)算機(jī)剛出現(xiàn)時(shí)，半導(dǎo)體技術(shù)允許數(shù)千個(gè)晶體管集成在單芯片上，但近年來，集成多達(dá)十億個(gè)晶體管成為可能，MPU功能日益豐富，極大地促進(jìn)了器件的微型化、減輕重量和低功耗。

多單元的用途

MPU內(nèi)置于所有計(jì)算機(jī)中。 計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)設(shè)備（如內(nèi)存、SSD和硬盤）以及鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和揚(yáng)聲器等輸入/輸出設(shè)備組成，圍繞這些MPU展開。

如今，互聯(lián)網(wǎng)連接接口已成為標(biāo)準(zhǔn)，圖形處理（圖形處理單元）或AI處理的矢量處理器也被使用，使其在3DCG和各種識(shí)別任務(wù)中非常有用。

類似于MPU的設(shè)備是MCU（微控單元）。 MPU安裝在以計(jì)算機(jī)為中心的通用產(chǎn)品中，而MCU則安裝在消費(fèi)電子產(chǎn)品中，如視聽設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和汽車，并用于有限的用途，如控制設(shè)備。

近年來，在使用有限的設(shè)備上運(yùn)行用戶程序的產(chǎn)品（如智能手機(jī)）數(shù)量增加，模糊了多單元（MPU）與微控制器（MCU）之間的界限。

MPU的原理

在MPU內(nèi)部，有一個(gè)中央處理單元（CPU），負(fù)責(zé)處理從內(nèi)存讀取的指令和數(shù)據(jù)。 此外，通過集成內(nèi)存管理單元，它將程序可見的邏輯地址轉(zhuǎn)換為硬件可見的物理地址，并通過集成緩存，加快內(nèi)存訪問速度，減少程序處理時(shí)間。

整個(gè)MPU運(yùn)行在由內(nèi)置時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘上。 還有一些MPU時(shí)鐘頻率達(dá)到數(shù)GHz，使得每秒可進(jìn)行數(shù)十億次計(jì)算。

MPU的處理結(jié)果會(huì)被發(fā)送到顯示器、揚(yáng)聲器和打印機(jī)等輸出設(shè)備，這些設(shè)備控制每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行。

多元管理單元類型

多單元大致分為兩種類型：CISC和RISC。 架構(gòu)代表設(shè)計(jì)理念，具體指指令集。

指令集是由MPU直接讀取的一組指令，分別用0和1表示。 在典型編程中，會(huì)使用一種稱為高級(jí)語言的編程語言，但操作系統(tǒng)編譯器將其轉(zhuǎn)換為0/1指令集并在MPU上執(zhí)行。

1. CISC

CISC（英文：Complex Instruction Set）是一種方法，其中一條指令執(zhí)行一系列復(fù)雜操作，旨在通過盡量減少指令完成過程來提升微控制器的性能。

有些指令執(zhí)行簡(jiǎn)單的進(jìn)程，在這種情況下，指令的位長(zhǎng)會(huì)被縮短，因此稱為可變長(zhǎng)度指令集，從而使程序體積更緊湊。 因此，它被廣泛用于控制目的，即只寫入預(yù)設(shè)程序到內(nèi)置 ROM 并執(zhí)行處理。

2. RISC

RISC（簡(jiǎn)化指令集）每條指令只執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)，因此每條指令的執(zhí)行速度更快。 該方法提高了時(shí)鐘頻率并多次執(zhí)行指令，從而提升微控制器性能。 RISC 具有固定的指令位長(zhǎng)度，也稱為固定長(zhǎng)度指令集，專為計(jì)算機(jī)等通用應(yīng)用設(shè)計(jì)。

雖然比上述兩種類型少見，但還有一種稱為VLIW（超長(zhǎng)指令字）的MPU，它能以128位或更長(zhǎng)的指令長(zhǎng)度同時(shí)高速執(zhí)行多條指令。