Nếu là sinh viên chuyên ngành Tự động hóa, chắc hẳn ai cũng từng nghe qua hai cụm từ “Vi điều khiển” và “Vi xử lý”. Tuy nhiên, lại có rất nhiều bạn sinh viên nghĩ rằng hai khái niệm này hoàn toàn giống nhau và có thể sử dụng thay thế cho nhau. Đây là nhầm lẫn có thể ảnh hưởng đến công việc đi làm sau này của các bạn.
Vi xử lý (Microprocessor) có thể được hiểu là một máy tính nhỏ hay CPU (đơn vị xử lý trung tâm), được sử dụng để thực hiện các phép logic, kiểm soát hệ thống và lưu trữ dữ liệu. Vi xử lý sẽ xử lý các dữ liệu đầu vào / đầu ra (input/output) thiết bị ngoại vi và đưa ra kết quả trở lại để chúng hoạt động. Dòng vi xử lý 4 bit đầu tiên được Intel sản xuất vào tháng 11/1971 với tên gọi là 4004.
Bộ vi xử lý thường được dùng trong các ứng dụng nhỏ. Tùy theo các ứng dụng và thiết bị ngoại vi bạn đang sử dụng mà có thể chọn bộ vi xử lý cần thiết để thực hiện
Trong khi đó, Vi điều khiển (Micontroller) tuy cũng là một máy tính nhỏ, nhưng trong đó CPU, bộ nhớ (RAM, ROM), I / O thiết bị ngoại vi, timers, counters, được nhúng vào trong một mạch tích hợp (IC) nơi mà các bộ vi xử lý và tất cả các khối này được kết hợp vào trong một board thông qua hệ thống bus. Vi điều khiển có thể dễ dàng giao tiếp với thiết bị ngoại vi bên ngoài như cổng nối tiếp, ADC, DAC, Bluetooth, Wi-Fi, …vv quá trình giao tiếp nhanh hơn khi so sánh với các bộ vi xử lý. Hầu hết các vi điều khiển sử dụng cấu trúc RISC.
Tuy đều được xem như là những máy tính nhỏ nhưng giữa Vi điều khiển và Vi xử lý có những sự khác biệt như sau.
Về tốc độ CPU: Bộ vi xử lý có tốc độ nhanh hơn so với các bộ điều khiển bởi clock. Bộ vi xử lý có thể có tốc độ xung nhịp (clock) cao. Bộ vi điều khiển có thể chậm khi so sánh với các bộ vi xử lý. Tốc độ thực thi luôn luôn phụ thuộc vào clock. Nếu chúng ta so sánh hiệu suất tổng thể và ứng dụng, vi điều khiển tốc độ thực hiện rất nhanh bởi vì tất cả các thiết bị ngoại vi sẵn có.
Về cấu trúc: Hầu hết các bộ vi xử lý sử dụng cấu trúc CISC và Von-Neumann. Tuy nhiên, bộ vi xử lý phổ biến sử dụng cấu trúc CISC. Còn vi điều khiển sử dụng cấu trúc RISC và Harvard. Nhưng cũng có một số vi điều khiển sử dụng cấu trúc CISC như 8051 và SHARC. Bộ vi xử lý có ROM, RAM, bộ nhớ lưu trữ thứ cấp I / O thiết bị ngoại vi, timer bộ đếm(counters)…, được xếp cùng trên một board và kết nối thông qua bus được gọi là vi điều khiển.
Về ứng dụng: Bộ vi xử lý chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống máy tính, hệ thống quốc phòng, mạng thông tin liên lạc,…Trong khi đó vi điều khiển được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng thiết thực gần gũi như đồng hồ, điện thoại di động hay các máy nghe nhạc cũ như mp3.
Nói một cách ngắn gọn, đối với vi xử lý, các thiết bị hỗ trợ nằm bên ngoài hệ thống, còn đối với vi điều khiển, tất cả đều tích hợp bên trong. Bộ vi điều khiển cung cấp bảo vệ phần mềm còn bộ vi xử lý không cung cấp bảo vệ. Điều này được thực hiện trong các bộ vi điều khiển bằng cách khóa bộ nhớ chương trình trên chip khiến cho không thể đọc được bằng cách sử dụng mạch ngoài.
Ngoài ra, bộ vi xử lý cần giao diện các thiết bị hỗ trợ bên ngoài nên thời gian cần thiết để xây dựng mạch sẽ nhiều hơn, kích thước lớn hơn, mức tiêu thụ điện sẽ nhiều hơn so với hệ thống dựa trên bộ vi điều khiển.
Hi vọng rằng, với lượng kiến thức thiết thực này, các bạn sinh viên chuyên ngành Tự động hóa nói riêng và những bạn sinh viên đam mê kỹ thuật nói chung sẽ có cái nhìn toàn cảnh hơn về những khái niệm này để học tập, công việc trở nên dễ dàng hơn.
Bộ môn Điện – Cơ khí
Trường Cao đẳng FPT Polytechnic cơ sở Đà Nẵng
