마이크로프로세서(Microprocessor,µP)

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1 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.

2 마이크로컴퓨터의 구성(1) 중앙처리장치 조금 다른 설명을 원하면 여기를 누르시오. (마이크로프로세서) 연산부 주기억장치
입력장치 제어부 출력장치 레지스터부 보조기억장치

3 마이크로컴퓨터의 구성(2) 마이크로프로세서 마이크로컴퓨터 ROM RAM I/O 제어 버스 주소 버스 데이터 버스

4 중•대형 컴퓨터 의 구성 중앙처리장치 연산장치 입력장치 제어장치 출력장치 주기억장치 보조기억장치

5 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.

6 마이크로프로세서의 내부 구조 연산부(ALU:Arithmetic and Loic Unit) 제어부(Control 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 발생회로 등으로 구성 레지스터부(Registers) 마이크로프로세서 내부에서 메모리 기능 수행 범용 레지스터, 시스템 레지스터, 상태 레지스터 등으로 구성

7 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 입력장치로부터 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 결정짓는 클럭신호가 필요

8 마이크로프로세서의 기본동작 순차처리방식 파이프라인 처리방식(3단계 경우) 명령 1 명령 2 fetch decode
execute 인출 해독 실행 인출 해독 순차처리방식 명령 1 단계1 단계2 단계3 명령 2 단계1 단계2 단계3 명령 3 단계1 단계2 단계3 명령 4 단계1 단계2 단계3 명령 5 단계1 단계2 단계3 파이프라인 처리방식(3단계 경우)

9 명령 사이클(Instruction cycle) : 마이크로프로세서가 하나의 명령을 수행하는 시간(보통 클럭주기로 계산)
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

10 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 시스템을 구성할 수 있도록, 메모리와 I/O 인터페이스 회로를 1개의 소자에 내장하고 있어서 다양한 입출력제어에 주로 활용된다.

11 DSP 범용 마이크로프로세서 : 많은 명령으로 인해 구조가 복잡하여 연산기능이 많이 요구되는 경우에 비효율적임.
범용 마이크로프로세서 : 많은 명령으로 인해 구조가 복잡하여 연산기능이 많이 요구되는 경우에 비효율적임. RISC형 마이크로프로세서로부터 발전 DSP DSP(Digital Signal Processor) :범용 마이크로프로세서에 비해 곱셈기가 내장되어 있고, 병렬처리가 가능하여 연산기능이 대폭 강화되어 신호처리 및 모터 제어 등 실시간 응용분야에 활용됨.

12 DSP DSP의 기본 구성 Memory Analog to Digital Converter DSP ADC DAC
EEPROM으로부터 부팅 대부분의 DSP의 내부에는 소용량의 고속 SDRAM이 있다. 칩 내부와 외부에 있는 프로그램 메모리와 데이터 메모리 DSP Memory Analog to Digital Converter ADC DAC DSP Digital to Analog Converter DSP의 일반적인 구성