首先讨论各种单片机与操作系统的关系
芯片，是指内含集成电路的硅片。
单片机（Micro-controllers）是一种集成电路芯片，是把中央处理器CPU、存储器、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
说到单片机，大家第一时间想到的应该是51单片机，对吧。不错，我们把功能不是很强大的单片机就叫单片机。那么更高级一点的芯片如ARM7，intel8086，80386，Core i3、i5、i7 等等，为突出其超强中央处理器CPU的性能，我们更习惯称他们为CPU（中文：处理器），因为学习计算机原理的时候都是这么叫的，但按照单片机的定义，他们也是归属于单片机，当然也都属于芯片。这也不怪大家，中国的教育都是这样，只注重告诉你是什么，而不告诉你他们之间的联系。
上述几种单片机在原理上都是一样，即都是有运算器 控制器 寄存器构成的，不同之处在于它们的硬件电路实现不同，个数不同，功耗不同，计算能力不同，但都提供相同的基本功。
总结：
1、单片机与处理器的区别：功能一般的单片机，我们把它们称为单片机，如51单片机；功能强大一点的单片机，比如强大到可以搭载操作系统，我们习惯把它们称为CPU（处理器），如我们常说的英特尔处理器。其实这是都是单片机。
OK，终于让cpu找到了单片机的组织，那么就介绍为什么有的单片机要操作系统，有的在我们学习的过程中压根就跟操作系统不挨边。
对于功能一般的单片机，如51/AVR单片机，在学习他们的时候，都是先介绍它们有哪些资源——有几个寄存器，有几个时钟等，然后就是怎么用汇编，用C或者是C与汇编混合编程。这里我们用的语言都是可以直接操作硬件资源的，比如直接控制io口输出高低电平，往哪个寄存器上存什么数据等。因此我们可以自己决定什么时候使用哪个寄存器，什么时候将寄存器内容写到辅存储器中。
对于功能再强大一点的，如ARM单片机，在学习它的时候，我们可以给他搭载操作系统，如MicroC/OS，iOS X, Android或者其他定制的linux操作系统，但有时我们也经常不让它搭载操作系统，而是直接像使用51单片机那样来操作它。
对于功能更强大一点的，如Core i3、i5、i7单片机（或者CPU，如果你还是不喜欢用单片机来形容这么牛逼的硬件） 你几乎没有听说过身边谁会在这种单片机上直接开发应用。因为在这种单片机上开发的应用有一个很牛逼的名字——操作系统！ 由于这种单片机提供的资源太多，能干的活太多，我们需要有一个专门的程序来负责管理它，从而避免对相同的功能重复开发。这样我们就可以从对硬件编程中解放出来，更专注于应用层面的开发。从某种意义上来说，操作系统也就是一个应用程序而已，只不过他有点特别。
一般这种情况下，打个比方会比较好——单车和汽车。单车很简单，我们对它的构成及零部件也很熟悉，链条掉了，我们也完全能够应付。这就好比51单片机，资源不多，我们完全能够hold住。相较而言，汽车则复杂很多，有减速系统，刹车系统，电子系统，空调系统等等，但是我们并不需要清楚他们的硬件工作原理，我们之需要知道按那个开关，踩那个踏板就好了。这就好比单片机上的操作系统，它不需要我们清楚硬件的构造，想要实现功能，直接调用系统提供的API就可以了。（比如控制数码管，普通单片机上需要根据硬件电路确定控制数码管的段选、位选等的IO引脚，然后给这些引脚0或者1，数码管才会显示一些数字；如果有操作系统，我们可以直接调用操作系统提供给我们的接口，我们往接口里写我们想显示的数字就可以了，剩下的交给操作系统去完成。也就是说，我们不需要关心数码管硬件上怎么与单片机引脚相连接，只需要调用操作系统提供给我们的这些api接口就可以，于是开发由单片机的硬件层转移到操作系统的应用层上了）。在我们双脚不停的蹬着踏板，自行车就前进这个动作中，我们是清楚的知道这其中各个部件的运行原理过程的；但如果你是踏着油门，汽车就跑起来，我觉得大部分人都不了解其中涉及到了哪些部件，以及各个部件的原理的。但这并不妨碍我们使用，不是吗。
总结：
2、功能一般的单片机，我们开发一个小功能需要直接与硬件电路打交道，也就是基于硬件层面进行开发的，所以学习的时候需要知道这个单片机有哪些硬件资源，外围电路怎么样等，然后用汇编或者c去实现；
功能强大的单片机，它所能提供的资源太多了，于是需要一个牛逼的应用程序来管理--操作系统；于是我们在这类的单片机上开发应用转移到了基于操作系统的开发了。一般这个时候就有一些专门的开发工具，比如visual studio，来开发windows系统的应用。再比如我们现在智能手机的cpu，功能强大吧，也是需要一个操作系统--Android系统来管理的，开发使用Android studio作为开发工具来开发应用程序。
2> cpu的架构与指令集的关系
单片机依靠指令来计算和控制系统，每款cpu在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，或者说某款cpu的硬件设计其实就是针对某个指令集的一种硬件实现。指令集也就是所谓的一些特殊含义的目标代码（或称为机器代码，是可以直接在CPU上运行的代码），可以看作是要求cpu对外提供的功能，某款CPU的设计肯定是朝着某个指令集来的。所以，不同的cpu架构，也表示这他的指令集要么较之前的指令集有所拓展或者就是实现了一种全新的指令集。指令集中的一条指令，就是让cpu完成一系列的动作，而该动作的完成则表明了某种运算的完成。一个功能可能需要一条或几条指令来实现。比如汇编的MOV或者LD语句就可能对应着几条cpu指令。就是说某某CPU构架。
下面介绍几种常见的CPU架构与指令集的对应关系（所谓架构是指硬件电路的实现）：
intel X86架构CPU可能实现了多个指令集x86，x86-64，MMX，SSE，SSE2，SSE3，SSSE3 ，而这些指令集中的指令让cpu完成的动作都比较复杂，所以也称为CISC（复杂指令集）
AMD amd64架构的cpu 兼容了x86指令集还拓增了3D-Now!指令集，用于加强对3D显示的支持。
ARM ARMv1~ARMv7架构的cpu实现了Thumb指令集和ARM指令集。这些指令集中的一条指令让cpu完成的动作都比较简单，所以也称为RISC指令集（精简指令集）。
总结：
3、指令集是一套特殊功能的机器代码，如mov功能，翻译成机器代码类似这样的01010100，LD功能，00010010；
4、cpu架构是指对该cpu的指令集的硬件电路的实现；如arm架构，其实就是对RISC指令集的硬件电路实现。
3> 指令集与操作系统的关系
这里要重新提及一下之前讲到的两个概念：指令集——就是机器代码；操作系统——就是应用程序
首先我们要知道计算机只能运行二进制。所以不论是操作系统还是普通的应用程序最终都得转化到二进制代码才能够被cpu所处理。而用高级语言编写的普通应用程序都必须经过编译器编译后成为二进制代码（指令）才能运行。
而不同的cpu所实现的指令集不同，（如同样是mov指令，在intel上机器代码可能是00110011，在arm上可能是1100...1100的32位），所以不同的指令集对应的编译器也不尽相同，编译器不同，相同的高级语言程序经过编译后所得到的二进制代码也不同。这就引出了“移植”和“跨平台”两个概念。OK，重新捋一下：cpu架构-指令集-编译器-程序 环环相扣，紧密联系。所以你就会听到说Windows操作系统只能够运行在X86架构的CPU上，不能运行在Power 或 ARM 上。所以你也可以看到有的编译器是有硬件厂家提供的，比如Intel就提供C和C++的编译器，这样编译出来的程序就能更好的利用硬件的性能。那为什么又会听到linux可以运行在不同架构的CPU上呢？比如linux可以安装到电脑上，也可以安装到嵌入式系统上；那是因为linux是开源的，它的源码（高级语言代码）是可以下载获取的，然后在用相应的编译器编译，就得到了可以在该CPU上运行的二进制代码了，因此就可以将它移植到不同的CPU平台上。而Windows是封闭的，得不到源代码，而微软自己又没有移植到别的CPU平台上的打算，所以当然就只能在X86上运行了。（BTW，X86也是性能最好的CPU之一，而Windows对性能要求较高，所以微软当然也就不愿意移植了）。
总结：
5、操作系统能不能移植到其他cpu上，看是否能获取到系统的源代码及该cpu的编译器，有了这两个就可以将源代码编译成该cpu能执行的机器代码；linux源代码开源，谁都可以下载它的源码，所以它可以移植到很多的cpu上运行。
4>ARM和ARM架构
ARM（Advanced RISC Machine）是英国的一家公司；该公司能提供arm架构的设计方案给硬件厂商，这样硬件厂商就能根据arm公司提供的设计方案制作出cpu芯片，如苹果、高通和联发科的智能手机芯片，我们实验室中采用的dsp28335芯片作为逆变器控制器的主控芯片，均是采用arm公司提供的arm架构的设计方案制作出各种cpu芯片。而arm公司通过授权这些arm架构设计的方案给硬件厂商并给厂商提供技术支持来盈利。