本文主要从M3和M4的MPU、DSP能力、debug调试和电源管理4个方面说明两者的区别。
1、内存保护单元MPU
与Cortex - M3的相同，MPU是一个Cortex - M4中用于内存保护的可选组件。处理器支持标准ARMv7内存保护系统结构模型。您可以使用在MPU执行 特权/访问 规则，或者独立的进程。这个MPU提供全面支持：
2、DSP能力
下图展示了处理器运行在相同的速度下Cortex - M3和Cortex - M4在数字信号处理能力方面的相对性能比较。
在下面的数字，Y轴代表执行给出的计算用的相对的周期数。 因此，循环数越小，性能越好。以Cortex - M3作为参考，Cortex - M4的性能计算，性能比大概为其周期计数的倒数。举例说明，PID功能，Cortex - M4的周期数是与Cortex - M3的约0.7倍，因此相对性能是1/0.7，即1.4倍。
这很清楚的表明，Cortex - M4在数字信号处理方面对比Cortex - M3的16位或32位操作有着很大的优势。
Cortex-M4执行的所有的DSP指令集都可以在一个周期完成，Cortex - M3需要多个指令和多个周期才能完成的等效功能。即使是PID算法——通用DSP运算中最耗费资源的工作，Cortex - M4也能提供了一个1.4倍的性能得改善 。另一个例子，MP3解码在Cortex-M3需要20-25Mhz，而在Cortex-M4只需要10-12MHz。
1) 32位乘法累加（MAC）
32位乘法累加（MAC）包括新的指令集和针对Cortex - M4硬件执行单元的优化它是能够在单周期内完成一个 32 × 32 + 64 - > 64 的操作 或 两个16 × 16 的操作。如下表列出了这个单元的计算能力。
2) SIMD
Cortex - M4支持SIMD指令集，这在上一代的Cortex - M系列是不可用的。上述表中的指令，有的属于SIMD指令。与硬件乘法器一起工作（MAC），使所有这些指令都能在单个周期内执行。受益于SIMD指令的支持，Cortex - M4处理器是能在单周期完成高达32 × 32 + 64 - >64的运算，为其他任务释放处理器的带宽， 而不是被乘法和加法消耗运算资源。考虑以下复杂的算术运算，其中两个16 × 16乘法加上一个32位加法，被编译成由一个单一指令执行：SUM = SUM +（A* C）+（B *D）
3) FPU
FPU是Cortex - M4浮点运算的可选单元。因此它是一个专用于浮点任务的单元。这个单元通过硬件提升性能，能处理单精度浮点运算，并与IEEE 754标准 兼容。这完成了ARMv7 - M架构单精度变量的浮点扩展。FPU扩展了寄存器的程序模型与包含32个单精度寄存器的寄存器文件。这些可以被看作是：
3.debug调试
与Cortex - M3的相同， Cortex - M4的设备是通过标准JTAG或串行线调试连接器调试。要连接到主机的接口，一个简单，标准化外部连接器是必要的。
4. 电源
1) 电源管理
2) 功耗比较
从图所示，很明显在功率效率方面Cortex - M4的性能大大优于表Cortex - M3。
