詳細總結(jié)SoC、DSP、MCU、GPU和FPGA等基礎(chǔ)概念

FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列：Field－Programmable Gate Array SOC是片上系統(tǒng)集成：system on chipset DSP是數(shù)字處理器：Digital Signal Processing MCU是微處理器：micro control unite CPU中央處理器（Central Processing Unit） GPU圖形處理器（Graphics Processing Unit） NPU嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器 MPU，微處理器和內(nèi)存保護單元 芯片分類圖如下：

FPGA(Field -Programmable Gate Array),即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專門集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，有克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。 FPGA芯片主要由三部分組成，分別是IOE(輸入輸出單元)、LAB(邏輯陣列塊)和interconnect(內(nèi)部連接線)。

一般來說，SoC稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱為片上系統(tǒng)。是指一個將計算機或其他電子系統(tǒng)集成單一芯片的集成電路。系統(tǒng)芯片可以處理數(shù)字信號、模擬信號、混合信號甚至更高頻率的信號。系統(tǒng)芯片常常應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中。系統(tǒng)芯片的集成規(guī)模很大，一般達到幾百萬門到幾千萬門。MCU只是芯片級芯片，SOC是系統(tǒng)級芯片，它既像MCU那樣有內(nèi)置RAM，ROM的同時，又像MPU那樣強大的不單單是放簡單的代碼，而是可以放系統(tǒng)級代碼，也就是說可以運行作系統(tǒng)。將MCU集成化與MPU強處理力各優(yōu)點二合一。SoC相對比較靈活，它可以將arm架構(gòu)的處理器與一些專用的外圍芯片集成到一起，組成一個系統(tǒng)。其實現(xiàn)有的Hisi-3507、hisi3516等處理器都是一個SoC系統(tǒng)。

又名數(shù)字信號處理器，它是一種專用于實時的數(shù)字信號處理的微處理器。結(jié)構(gòu)上它采用哈弗結(jié)構(gòu)，同樣采用流水線技術(shù)。此外，DSP被用于宿主環(huán)境時可作為直接內(nèi)存存取設(shè)備運作，還支持從模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）獲得數(shù)據(jù)，最終輸出的是由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)據(jù)，支持一定的并行處理。 手機、數(shù)碼相機等以聲音和圖像信號處理為主要任務(wù)的嵌入式應(yīng)用中，DSP有兩種解決方案。一種是DSP經(jīng)過單片化和電磁兼容改造，在同一芯片中集成了包括數(shù)字基帶，SRAM,射頻、電源管理等功能部件，成為專門的嵌入式DSP；另一種是在通用微處理器中擴展DSP功能。或者在單片機（或SoC）中增加DSP協(xié)處理器內(nèi)核。

微控制單元(Microcontroller Unit) ，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer )或者單片機，是把中央處理器(Central Process Unit)的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內(nèi)存(memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

中央處理器（Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。中央處理器主要包括運算器（算術(shù)邏輯運算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲器（Cache）及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計算機三大核心部件。

圖形處理器（Graphics Processing Unit），又稱顯示核心、視覺處理器、顯示芯片，是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設(shè)備（如平板電腦、智能手機等）上圖像運算工作的微處理器。用途是將計算機系統(tǒng)所需要的顯示信息進行轉(zhuǎn)換驅(qū)動，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦主板的重要元件，也是“人機對話”的重要設(shè)備之一。顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分，承擔(dān)輸出顯示圖形的任務(wù)，對于從事專業(yè)圖形設(shè)計的人來說，顯卡非常重要。

嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器，采用“數(shù)據(jù)驅(qū)動并行計算”的架構(gòu)，特別擅長處理視頻、圖像類的海量多媒體數(shù)據(jù)。嵌入式NPU的小型化、低功耗和低成本優(yōu)勢，加快人工智能技術(shù)落地應(yīng)用。例如無人機對攝像頭的重量和功耗有很高的要求，否則會影響起飛和續(xù)航能力。而“星光智能一號”只有普通郵票大小，重量僅幾十克，它的誕生讓諸多監(jiān)控攝像頭等小型設(shè)備有了人工智能化的可能，邁出了人工智能從神秘的機房，跨向生活應(yīng)用的一步。

TPU（Tensor Processing Unit），是谷歌打造的處理器，是專為機器學(xué)習(xí)量身定做的，執(zhí)行每個作所需的晶體管數(shù)量更少，自然效率更高。因為它能加速其第二代人工智能系統(tǒng)TensorFlow的運行，而且效率也大大超過GPU——Google的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是由TensorFlow引擎驅(qū)動的。

MPU有兩種意思，微處理器和內(nèi)存保護單元。MPU是單一的一顆芯片，而芯片組則由一組芯片所構(gòu)成，早期甚至多達7、8顆，但目前大多合并成2顆，一般稱作北橋（North Bridge）芯片和南橋（South Bridge)芯片。MPU是計算機的計算、判斷或控制中心，有人稱它為”計算機的心臟”。