Microcontrollori e processori

I microcontroller e i processori sono dispositivi semiconduttori che contengono un'unità di elaborazione centrale (CPU) e altri circuiti di supporto. Sono usati nei computer e in dispositivi simili che richiedono processi di calcolo (ad esempio i cellulari). Oggi si trovano in una grande varietà di prodotti, qualunque cosa dai forni a microonde ai satelliti, e di solito sono in un circuito chiamato scheda digitale, scheda principale, controller o scheda madre.
Un microcontroller è un tipo speciale di chip orientato a CPU destinato di solito alle applicazioni integrate motivate da costi, consumo energetico e dimensioni. Di solito hanno una memoria integrata per eseguire il codice dell'applicazione, e periferiche integrate come porte seriali, timer e uscite digitali PWM. Molti microcontroller hanno incorporate memorie non volatili (EEPROM e Flash) per archiviare i codici anche senza alimentazione. Normalmente hanno capacità di elaborazione meno performanti, velocità di clock del ciclo di istruzione di CPU più basse e set di istruzioni a 8, 16 o 32 bit. I microcontroller sono pensati per mirare a un mercato specifico, grazie a funzioni periferiche incorporate che soddisfano i requisiti di particolari tipi di prodotto.
Il processore è più frequentemente chiamato microprocessore. Questo si distingue da un microcontroller per il fatto che è focalizzato più sulle prestazioni che sulle applicazioni. Di solito hanno meno periferiche di un microcontroller e sono dotati di funzionalità interne che accelerano l'algoritmo del software che può essere eseguito su quel tipo di microprocessore. Queste possono comprendere memoria cache, trasmissione di dati complessi e di istruzioni, unità di istruzioni interne complesse (pipeline), unità di istruzioni aritmetiche (ALU) e circuiti supervisori. I moderni microprocessori possono contenere acceleratori hardware per particolari algoritmi (ad esempio i video codec H.264) o elaborazioni grafiche. Possono anche gestire speciali set di istruzioni e interfacce per architetture multiprocessore. I set di istruzioni possono essere a 32 bit, a 64, o anche parole molto lunghe, con ampiezze dell'ordine di centinaia di bit.
Grazie ai cellulari e ai tablet, i processori di oggi confondono la linea di confine tra microcontroller e microprocessori. Molti processori di potenza estremamente bassa, ora hanno un elevato livello di integrazioni periferiche e possono si trovano anche in configurazioni a multiprocessore. Poiché la tecnologia avanza, e c'è una maggiore esigenza di sistemi più piccoli e molto più integrati, questa tendenza aumenterà. In ogni caso, ci sarà sempre un mercato per i chip di progettazione dedicati in quei prodotti in cui le prestazioni sono fondamentali, e ha senso, a livello di architettura, avere un sistema presente in più dispositivi, ad esempio la gestione della dissipazione del calore o la flessibilità delle applicazioni.