마이크로프로세서(Microprocessor)란

작은 실리콘 칩 위에 트랜지스터를 수천 만 개 집적한 소자로 인텔에서 Intel 4004라는 최초의 마이크로프로세서를 개발했다.

마이크로프로세서 개요

마이크로프로세서 개념

마이크로프로세서의 2가지 형태

• CPU형 마이크로프로세서
  • CPU형 마이크로프로세서를 중심으로 ROM, RAM, 입출력장치 등을 추가하여 마이크로컴퓨터를 구성할 수 있다.
• 단일 칩 마이크로컴퓨터(Single Chip Microcomputer)
  • 마이크로컴퓨터에 들어가는 모든 부품들을 하나의 반도체 칩(VLSI: Very Large Scale Integraced Circuit)에 집적한 것으로 연산용과 제어용으로 분류하며, 제어용 단일 칩 마이크로컴퓨터를 마이크로컨트롤러라고 한다.
  • 신호등이 그 예가 될 수 있다.

마이크로컴퓨터 개념

• 마이크로프로세서

  컴퓨터의 CPU가 가진 기능의 대부분을 하나 혹은 몇 개의 반도체 칩(Chip)으로 집적한 것
  

• 마이크로컴퓨터

  마이크로프로세서를 중심으로 ROM, RAM, I/O 장치 등으로 구성된 소규모 컴퓨터 시스템

  

  • 산술 논리 연산 장치(ALU) - 가산이나 승산 등의 산술 연산과 AND 조작과 같은 논리 연산을 수행
  • 레지스터(Register) - 프로그램의 실행 중에 데이터를 보관하는 작은 메모리(고속 액세스 가능)
  • 제어 장치(Control Unit) - 명령어를 해석하고 그것을 실행하는데 필요한 컴퓨터 내부의 각 장치 사이의 데이터 흐름을 제어
  • 버스(Bus) - 마이크로프로세서와 각 장치들이 서로 정보를 교환하기 위해 필요한 전송로
    • 주소 버스 : 메모리 내의 특정 장소나 입출력 장치의 특정 포트를 지정하는 주소
    • 데이터 버스 : 각 장치간에 주고받는 정보
    • 제어 버스 : CPU 내부 또는 외부로부터 시스템 동작을 제어하는 신호

🌳 마이크로프로세서안에 ALU와 제어장치, 레지스터가 존재하고 RAM, ROM, 입출력장치를 버스로 연결한 것이 마이크로 컴퓨터이다. 이들을 하나의 칩에 집적하면 단일 칩 마이크로컴퓨터라고 부른다. 이런 마이크로컴퓨터 중 제어용으로 사용되는 것을 마이크로컨트롤러라고 한다.

메모리 구성에 따른 마이크로프로세서 분류

• 폰 노이만 구조
  • 데이터와 프로그램이 같이 적재되어 있음. 같은 버스크기를 이용
• 하버드 구조
  • 데이터와 프로그램 영역이 물리적으로 분리되어 있고 각 버스의 크기도 다를 수 있음
  • 데이터와 명령어를 분리해서 처리하며, 대표적인 예가 8051, PIC, AVR

명령어 구조에 따른 마이크로프로세서 분류

• CISC(Complex Instruction Set Computer)
  • CPU가 처리하는 명령어를 모두 내장하므로 CPU의 구조가 매우 복잡
  • 호환성이 높음
  • 개인용 PC에 많이 사용되며, 8051도 해당한다.
• RISC(Reduced Instruction Set Computer)
  • CPU에 내장된 명령어를 줄여 보다 빠른 처리
  • CPU의 구조를 단순화
  • 복잡한 명령어는 단순한 명령어를 조합해서 사용
  • AVR, PIC가 해당한다.

개인용 컴퓨터처럼 호환성이 필요한 환경에서는 CISC구조가 유리하다. 하지만 전문적인 용도나 높은 처리 속도가 필요한 곳에서는 RISC구조가 유리하다.

마이크로컨트롤러 장점

• 제품이 소형화되고, 경량화된다.
• 제품의 가격이 저렴하다. (칩 하나에 1000정도 밖에 하지 않아 경제적이다.)
• 융통성이 높아서 기능 변경이나 확장이 용이하다.
• 신뢰성이 향상된다.

8051, AVR, PIC

종류	8051	AVR	PIC
계열	8	8	8
주 제조	Intel → Atmel	Atmel	Microchip
명령어 구조	CISC	RISC	RISC
명령어 개수	111	120	35
프로그래밍	ROM	ISP	ROM
동작속도	2.5~3Mips	8Mips	5Mips
가격비교	상대적으로 낮음	상대적으로 높음	상대적으로 낮음
데이터 메모리(RAM)	128 + 외부 RAM(최대 64KB)	512 + 외부 RAM(최대 64KB)	128 ~ 256B
프로그램 메모리(ROM)	ROM, EPROM	플래시	ROM, EPROM
프로그래밍 방식	ROM 라이터	ISP 방식	ROM 라이터
개발 언어 비교	모두 좋지만, C언어 느림	모두 좋음	어셈블리어