你知道X86構架，你知道SH構架嗎？

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前面我們講到了 8 位處理器，32 位處理器，以及 X86 構架，那么除了這些還有哪些構架呢？我們知道日本也是以電子產(chǎn)業(yè)著名的國度，那么在標準上一定有他們的一筆，今天我們就來講講 SH 構架。

SH 架構的發(fā)展

Sh 處理器又稱 SuperH 處理器 ，最先由日本 Hitachi 公司開發(fā)，后由 Hitachi 及 ST Microelectronics 兩家公司共同開發(fā)，2003 年，瑞薩科技從 Hitachi 公司繼承到擁有權。

SuperH 的標識

Sh 屬于 MCU 型的處理器。

1. 什么是 MCU？
MCU 是什么，看起來與前面關注的 CPU 有些相像，那么 MCU 和 CPU 有什么關系？它們的區(qū)別又在哪里？

別急，慢慢往下看。

首先回顧一下 CPU（Central Processing Unit，中央處理器）的發(fā)展，從上世紀 70 年代的 4 位到今天的 64 位，不論何時，它一直是計算機的核心，其重要性好比大腦對于人一樣，因為它負責處理、運算計算機內部的所有數(shù)據(jù)，而主板芯片組則更像是心臟，它控制著數(shù)據(jù)的交換，同時，CPU 的種類決定了所使用的操作系統(tǒng)和相應的軟件。

眾所周知，20 世紀 70 年代出現(xiàn)的微型計算機，在科學技術界引起了影響深遠的變革。但是大家未必知道，在 70 年代中期，微型計算機家族中又分裂出一個小小的派系——單片機（MCU，Micro Controller Unit)。

與 CPU 的發(fā)展一樣，隨著 4 位單片機出現(xiàn)之后，又推出了 8 位的單片機。MCS-48 系列，特別是 MCS-51 系列單片機的出現(xiàn)，確立了單片機作為微控制器（MCU）的地位，引起了微型計算機領域新的變革。

從上面的發(fā)展可以看出，MCU 源自 CPU，到目前為止，CPU 發(fā)展出來三個分枝，一個是 DSP（Digital Signal Processing/Processor，數(shù)字信號處理），另外兩個是 MCU（Micro Control Unit，微控制器單元）和 MPU（Micro Processor Unit，微處理器單元）。

在當今世界上，微處理器（MPU）和微控制器（MCU）形成了各具特色的兩個分支。它們互相區(qū)別，但又互相融合、互相促進。與微處理器（MPU）以運算性能和速度為特征的飛速發(fā)展不同，微控制器（MCU）則是以其控制功能的不斷完善為發(fā)展標志的。

如今 MCU 已經(jīng)自成體系，而且發(fā)展日益壯大，引發(fā)了越來越多的關注，其種類之多，應用之廣泛已經(jīng)超越了 CPU。

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MCU(Micro Controller Unit)，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)，簡稱單片機。是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的 CPU、RAM、ROM、定時數(shù)器和多種 I/O 接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機。

MCU 按其存儲器類型可分為無片內 ROM 型和帶片內 ROM 型兩種。對于無片內 ROM 型的芯片，必須外接 EPROM 才能應用；帶片內 ROM 型的芯片又分為片內 EPROM 型、MASK 片內掩模 ROM 型、片內 FLASH 型等類型。

本是同根生，那么 MCU，MPU 和 DSP 三者之間的差別區(qū)別在哪里呢?請看下面的表格：

MCU 區(qū)別于 DSP 的最大特點在于它的通用性，反應在指令集和尋址模式中。DSP 與 MCU 的結合是 DSC，它終將取代這兩種芯片。

總結一下：
MCU=MPU + 外設;
DSC = DSP+MCU；
因此，可以得出這樣的結論：
DSC = DSP+ MPU + 外設。

是這樣嗎？

看到這里，想必下面的問題便迎刃而解了：同樣具有運算和控制能力的 MCU、CPU 和 DSP，三者之間是什么關系？

這個問題的關鍵點在于它們的不同之處：運算處理能力，以及側重的應用領域?；谏厦娴挠^點，把三者的差異，各自簡單地歸納為一句話：

MCU 專注于工業(yè)控制，功能簡單，有一個（算數(shù)邏輯運算單元），成熟的經(jīng)典的是 8051。

CPU 功能強大，但是不側重于任何一點，優(yōu)勢均衡，適合于對于處理沒有嚴格要求的復雜系統(tǒng)，成熟經(jīng)典的是 x86、ARM 體系。

DSP 專注于數(shù)據(jù)處理，有多個 ALU，多用于多媒體應用等，需要大數(shù)據(jù)量的地方。

強調一點：MCU、CPU 和 DSP 三者按處理能力來排列是正序，但是基本的原理是一致的。所以，如果打算學習的話，那么建議從相對簡單的 MCU 入門，這是明智的選擇。

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2. RISC 和 CISC

現(xiàn)在繼續(xù)進行有關 SuperH 的話題。

SuperH 是一種性價比、體積小、功耗低的 32 位、64 位的 RISC 嵌入式微處理器，可以廣泛應用到消費電子、汽車電子、通信設備等領域。

RISC，這里再次提到了 RISC，在深入了解 SuperH 之前，有必要先解釋一下“RISC”。

RISC(Riduced Instruction Set Computer)精簡指令集計算機。簡單，總是相對而言的，那么復雜指令集計算機是什么呢？

CISC(Complex Instruction Set Computer)復雜指令集計算機。

那么所謂的“精簡”，精簡在哪里？所謂的“復雜”，是在哪些方面復雜呢？別急，詳見下文。

RISC 是精簡指令集 CPU，指令位數(shù)較短，內部還有快速處理指令的電路，使得指令的譯碼與數(shù)據(jù)的處理較快，所以執(zhí)行效率比 CISC 高，不過，必須經(jīng)過編譯程序的處理，才能發(fā)揮它的效率。

例如，大家都知道的 IBM 的 Power PC 為 RISC CPU 的結構。

除此之外，經(jīng)常見到的 PC 中的 CPU，Pentium-Pro（P6）、Pentium-II,Cyrix 的 M1、M2、AMD 的 K5、K6 實際上是改進了的 CISC，也可以說是結合了 CISC 和 RISC 的部分優(yōu)點。

現(xiàn)在有必要把兩者放在一起，比較一下，這樣看起來更加一目了然，見下表。

RISC 與 CISC 的主要特征對比表

如果到這里對于 RISC 與 CISC 還是不清楚的話，那么請記住下面的這句話：

對于 CISC 和 RISC 的實現(xiàn)而言，它們所側重的復雜性不同：CISC 處理器的實現(xiàn)復雜性更高，而 RISC 編譯器的復雜性更高。

那么一個新的問題來了，為什么需要 RISC 呢？

當使用高級語言進行程序設計時，編譯器為了兼容早期的 CPU，一般不會生成特殊的復雜指令。

如果舍棄這些不常用的復雜指令，就能簡化 CPU 的設計。這正是 RISC 的出發(fā)點。

下面從純技術的角度出發(fā)，來概括 RISC 的特點：

1)RISC 指令系統(tǒng)較?。悍N類的數(shù)量較少，只提供簡單指令。這些指令大多都能在 4，5 個時鐘周期內完成。?

2)指令的操作數(shù)必須預存于寄存器中，這樣取指操作的時間也統(tǒng)一了。?

3)指令長度，尋址方式，格式都整齊劃一：這樣可以充分利用流水線，基本上可實現(xiàn)一個時鐘脈沖執(zhí)行一條指令的目標。?

4)RISC 的子程序調用與 CISC 的不同：在 CISC 中，程序調用、返回時需將上下文保存在堆棧中，需要內存操作。而 RISC 將它們存放在寄存器中，而且參數(shù)也使用寄存器傳遞 。

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5)RISC 中斷可視為特殊的子程序鏈接：CISC 中發(fā)生中斷時，所有的寄存器內容都被壓入堆棧，而 RISC 對中斷進行區(qū)分對待，分為輕量級和重量級。對輕量級中斷 只保存需要保存的寄存器內容；對重量級中斷的處理如同常規(guī)中斷。

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系列匯總：

之一：第一款處理器之謎

之二：處理器的春秋戰(zhàn)國時代：8 位處理器的恩怨與紛爭（上）

之三：處理器的春秋戰(zhàn)國時代：8 位處理器的恩怨與紛爭（下）

之四：處理器的三國時代：蘋果攪動 MCU 江湖

之五：處理器的三國時代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉身成就微軟

之六：32 位處理器的攻“芯”計：英特爾如何稱霸 PC 江湖？

之七：AMD 稱霸 PC 處理器市場的“曇花一現(xiàn)”

之八：CPU 兩大陣營對擂，X86 構架讓英特爾如日中天