Transcript 마이크로프로세서(Microprocessor)

마이크로프로세서
(Microprocessor,µP)
정의 : 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)를 단일 IC칩에 집적
시킨 반도체 소자.
마이크로컴퓨터 : 마이크로프로세서를 사용하여 만든
소형 컴퓨터.
장점 : 소형경량화 가능, 저소비전력, 저가격,
신뢰성 향상
미니컴퓨터, 중형•대형 컴퓨터 : CPU를 많은 소자를 사용
하여 전용으로 설계하여 만든다.
마이크로컴퓨터의 구성(1)
조금 다른 설명
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중앙처리장치
(마이크로프로세서)
연산부
입력장치
주기억장치
제어부
출력장치
레지스터부
보조기억장치
마이크로컴퓨터의 구성(2)
마이크로프로세서
ROM
RAM
I/O
제어
버스
주소 데이터
버스 버스
마
이
크
로
컴
퓨
터
중•대형 컴퓨터 의 구성
중앙처리장치
연산장치
입력장치
제어장치
출력장치
주기억장치
보조기억장치
마이크로프로세서의 구조
RISC 구조 : Reduced Instruction Set Code architecture.
복합 명령어는 배제, 간단한 명령어만 사용.
명령어 수 및 주소지정방식도 최소한으로 함.
CISC 구조 : Complex Instruction Set Code architecture.
RISC 구조에 반대되는 개념의 구조.
하바드 구조 : Harvard Architecture.
프로그램 메모리와 데이터 메모리가 구분되어 있다.
분기명령을 제외한 모든 명령어를 하나의 워드에 넣어 실행속도
빠르고, 구조 간단, 프로그램 메모리 절약됨.
폰노이만 구조 : Von Neumann Architecture.
프로그램과 데이터가 같은 메모리에 혼재되어 있다.
마이크로프로세서의 내부 구조

연산부(ALU:Arithmetic and Loic Unit)
 산술연산,
논리연산 등의 연산기능 수행
 가산기가 주요 구성(어큐뮬레이터, 상태 레지스터(이
부분에 포함시키기도 함))

제어부(Control Unit)
 마이크로프로세서
내부와 외부의 제어기능을 수행
 명령 레지스터, 명령 해독기, 타이밍 및 제어신호 발생
회로 등으로 구성

레지스터부(Registers)
 마이크로프로세서
내부에서 메모리 기능 수행
 범용 레지스터, 시스템 레지스터, 상태 레지스터 등
으로 구성
마이크로프로세서의 외부 구조

Address bus(어드레스 버스)
외부 메모리나 입출력기기의 번지 지정시 사용하는 단방향 버스

Data bus(데이터 버스)
µP에서 메모리나 출력장치로 데이터 출력시, 메모리나 입력장치
로부터 데이터를 입력시 데이터의 전송로로 사용되는 양방향 버스

Control bus(제어 버스)
현재 수행중인 작업의 종류나 상태를 외부의 메모리나 입출력기기에
알려주는 출력신호와 외부에서 마이크로프로세서에게 임의의 동작을
요구하기 위한 입력신호 등으로 구성되는 단방향 버스

전원 및 클럭(Clock)
마이크로프로세서의 동작을 위한 직류전원, 기본적인 시간단위를 결
정짓는 클럭신호가 필요
마이크로프로세서의 기본동작
명령 1
명령 2
fetch decode execute 인출
해독
실행
인출
해독
순차처리방식
명령 1
명령 2
명령 3
명령 4
명령 5
단계1
단계2
단계3
단계1
단계2
단계3
단계1
단계2
단계3
단계1
단계2
단계3
단계1
단계2
파이프라인 처리방식(3단계 경우)
단계3
마이크로프로세서의 기본동작 설명
명령 사이클(Instruction cycle) : 마이크로프로세서가 하나의
명령을 수행하는 시간(보통 클럭주기로 계산)
명령 사이클 = 페치 사이클 + 실행 사이클
페치 사이클(Fetch cycle) : 마이크로프로세서가 실행할 명령을
내부의 명령 레지스터까지 인출하고 명령 해독기에서 해독
하기 전까지의 단계
실행 사이클(Instruction cycle) :명령의 해독 결과 이에 해당하
타이밍 및 제어신호를 순차적으로 발생하여 명령이 실행되
는 단계
마이크로프로세서의 응용 분야
(마이크로컨트롤러)
범용 마이크로프로세서 : 마이크로 컴퓨터의 CPU
(일반적으로 호환성 우수함)
특정응용 분야의 마이크로프로세서 : 마이크로컨트롤러, DSP
마이크로컨트롤러
=
마이크로프로세서
+
각종 I/O
interface 회로
마이크로컨트롤러(Microcontroller) :범용
마이크로프로세서 에 비해 간단히 시스템
을 구성할 수 있도록, 메모리와 I/O 인터페
이스 회로를 1개의 소자에 내장하고 있어
서 다양한 입출력제어에 주로 활용된다.
마이크로프로세서의 응용 분야
(DSP)
범용 마이크로프로세서 : 많은 명령으로 인해 구조가 복잡하
여 연산기능이 많이 요구되는 경우에 비효율적임.
DSP
RISC형 마이크로프로세서로부
터 발전
DSP(Digital Signal Processor) :범용 마이크로프로세서에
비해 곱셈기가 내장되어 있고, 병렬처리가 가능하여 연산
기능이 대폭 강화되어 신호처리 및 모터 제어 등 실시간 응
용분야에 활용됨.
DSP의 기본 구성
EEPROM으로
부터 부팅
대부분의 DSP의
내부에는 소용량의
고속 SDRAM이 있다.
Memory
DSP
DSP
칩 내부와 외부에 있는
프로그램 메모리와
데이터 메모리
Analog to
Digital
Converter
ADC
DAC
DSP의 일반적인 구성
Digital to
Analog
Converter