마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러의 차이점은 무엇인가요?
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러는 전자 기기의 내부 구성 요소입니다. 마이크로프로세서는 CPU 내부에 있는 매우 작은 처리 장치입니다. 디지털 신호에 대해 다양한 산술 및 논리 기능을 수행하는 컴퓨터 칩의 단일 집적 회로입니다. 수십 개의 마이크로프로세서가 고성능 서버 내에서 함께 작동하여 데이터 처리 및 분석을 수행합니다.
반면에 마이크로컨트롤러는 세탁기 및 온도 조절기와 같은 스마트 전자 기기 내부의 기본 컴퓨팅 장치입니다. 단일 칩에 자체 RAM, ROM, I/O 시스템이 모두 내장된 매우 작은 컴퓨터입니다. 디지털 신호를 처리하고 사용자 입력에 응답할 수 있지만 컴퓨팅 용량은 제한적입니다.
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러의 유사점은 무엇인가요?
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러는 개인용 컴퓨터와 전자 기기에 지능을 제공하는 중앙 집중식 컴퓨터 칩입니다. 반도체 집적 회로로 제작되며 특정 내부 부품을 공통적으로 가지고 있습니다.
집적 회로
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러는 모두 집적 회로에 구축된 반도체 부품입니다. 집적 회로는 수천 또는 수백만 개의 전자 부품을 포함하는 매우 작은 정사각형 또는 직사각형 칩입니다. 집적 회로를 통해 엔지니어는 전자 회로의 크기를 줄일 수 있습니다.
CPU
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러에는 모두 CPU가 있습니다. CPU는 어플리케이션이나 펌웨어에서 제공하는 명령을 처리하는 컴퓨터 칩의 중심 부품입니다. CPU에는 특수 산술 논리 장치(ALU) 모듈도 있습니다. ALU는 컴퓨터 명령에 따라 수학 값을 계산하고 논리 문제를 평가합니다.
레지스터
레지스터는 CPU가 처리에 사용하는 메모리 모듈입니다. CPU는 처리 전, 처리 중, 처리 후에 명령어 또는 바이너리 데이터를 임시로 저장합니다. 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 모두 내부 레지스터로 제작되지만 마이크로컨트롤러는 종종 마이크로컨트롤러보다 레지스터가 더 많습니다.
아키텍처 차이점: 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
아키텍처 차이점: 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러는 컴퓨터 칩의 형태를 취하지만 서로 다른 아키텍처로 구성됩니다.
마이크로프로세서는 프로그램과 데이터가 동일한 메모리 모듈에 상주하는 폰 노이만 아키텍처로 설계되었습니다. 한편 마이크로컨트롤러는 프로그램 메모리를 데이터 공간과 분리하는 하버드 아키텍처를 사용합니다.
마이크로프로세서에는 마이크로컨트롤러보다 집적 회로 구성 요소가 더 많습니다. 이러한 아키텍처 차이는 컴퓨팅 및 임베디드 시스템 애플리케이션의 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러에 대한 설계 고려 사항에 영향을 미칩니다.
메모리
마이크로프로세서에는 애플리케이션 데이터를 저장하기 위한 내부 메모리 모듈이 없습니다. 엔지니어는 외부 버스를 사용하여 마이크로프로세서를 ROM 및 RAM과 같은 외부 메모리 스토리지에 연결해야 합니다.
버스는 마이크로프로세서가 다른 장치로부터 데이터를 보내고 받을 수 있도록 하는 병렬 전기 연결 세트입니다. 버스에는 다음과 같이 세 가지 유형이 있습니다.
- 데이터를 전송하는 데이터 버스
- 데이터를 저장하고 검색할 위치에 대한 정보를 전송하는 주소 버스
- 신호를 전송하여 다른 전기 부품과 조정하는 제어 버스
세 가지 모두 마이크로프로세서 시스템에서 공동으로 작동합니다.
반면 마이크로컨트롤러는 내부 ROM 및 RAM 메모리로 제작되었습니다. 마이크로컨트롤러는 내부 버스를 사용하여 내장 메모리 모듈과 상호 작용합니다.
주변 장치
주변 장치는 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서가 외부 구성 요소 또는 사용자와 상호 작용할 수 있도록 하는 타이머, 통신, I/O 및 기타 기능입니다.
마이크로프로세서에는 집적 회로에 주변 장치가 내장되어 있지 않습니다. 대신 주변 장치를 외부에 연결하여 마이크로프로세서의 사용 사례를 수학 및 논리 처리 이상으로 확장합니다.
반대로 마이크로컨트롤러는 내부 제어 버스가 있는 온칩 주변 장치와 연결됩니다. 이를 통해 마이크로컨트롤러는 최소한의 부품 또는 추가 부품 없이 전자 기기를 제어할 수 있습니다.
컴퓨팅 용량
마이크로프로세서는 복잡한 계산 및 수학 태스크를 수행할 수 있는 강력한 컴퓨터 칩입니다. 예를 들어 마이크로프로세서는 부동 소수점 연산을 지원하므로 통계 처리 소프트웨어를 실행할 수 있습니다.
반대로 마이크로컨트롤러는 처리 능력이 비교적 부족하고 부동 소수점 계산을 거의 지원하지 않습니다. 대신 다양한 센서를 기반으로 히터의 온도를 제어하는 등 특정 논리를 구현하는 데 중점을 둡니다.
기타 주요 차이점: 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
마이크로프로세서는 개인용 컴퓨터와 기업용 서버에서 다양한 컴퓨팅 작업을 지원합니다. 한편 마이크로컨트롤러를 사용하면 임베디드 시스템이 입력을 실시간으로 분석하고 이에 응답할 수 있습니다.
엔지니어들은 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러가 있는 시스템을 개발할 때 이러한 차이점을 염두에 둡니다.
클록 속도
마이크로프로세서는 다양한 애플리케이션에 강력한 고속 컴퓨팅 용량을 제공합니다. 최신 컴퓨터 프로세서는 기가헤르츠(GHz) 범위에서 작동합니다. 이를 통해 컴퓨터 시스템은 복잡한 수학적 계산을 수행하고 결과를 즉시 반환할 수 있습니다.
마이크로컨트롤러의 속도는 수십 년 동안 증가했지만 마이크로프로세서의 처리 속도보다 훨씬 느립니다. 마이크로컨트롤러의 클럭 속도는 용도에 따라 킬로헤르츠(kHz)에서 수백 메가헤르츠(MHz) 사이입니다. 느린 속도 범위에도 불구하고 마이크로컨트롤러는 전용 적용 범위 내에서 최적으로 작동할 수 있습니다.
회로 크기
마이크로프로세서는 자체적으로 작동할 수 없습니다. 통신 칩, I/O 포트, RAM 및 ROM과 같은 외부 부품에 의존하여 완전한 컴퓨팅 시스템을 구성합니다. 따라서 마이크로프로세서 기반 회로는 많은 주변 장치와 메모리 칩을 연결하는 주소 버스 및 데이터 버스로 구성됩니다. 인쇄 회로 기판(PCB) 기술이 발전했지만, 마이크로프로세서 시스템에는 상당한 공간이 필요합니다.
그러나 마이크로컨트롤러는 회로가 단순하여 공간을 절약하여 설계할 수 있습니다. 마이크로프로세서 기반 시스템에 필요한 대부분의 추가 구성 요소는 동일한 칩에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 엔지니어는 전자 기기를 설계할 때 개별적으로 분리된 구성 요소를 사용하는 대신 단일 마이크로컨트롤러를 사용합니다. 이를 통해 전자 회로 기판에 더 많은 공간이 확보되어 엔지니어가 소형 시스템을 생산할 수 있습니다.
전력 소비량
마이크로프로세서는 종종 마이크로컨트롤러보다 더 빠른 속도로 실행되고 더 많은 전력을 소비하므로 외부 전원 공급 장치가 필요합니다. 마찬가지로, 마이크로프로세서 유닛에 기반한 컴퓨팅 시스템은 많은 수의 추가 구성 요소로 인해 총 전력 소비가 더 많습니다.
한편, 마이크로컨트롤러는 최소한의 전력으로 효율적으로 작동하도록 설계되었습니다. 또한 대부분의 마이크로컨트롤러에는 마이크로프로세서에 없는 절전 기능이 있습니다.
예를 들어 마이크로컨트롤러는 데이터를 처리하지 않을 때 절전 모드를 활성화하여 전력을 제한적으로 소비할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러는 전력 절약을 위해 사용하지 않는 내부 주변 장치를 끌 수도 있습니다. 따라서 마이크로컨트롤러는 저장된 전력으로 실행되는 전용 저전력 애플리케이션을 구축하는 데 적합합니다.
운영 체제
실제 애플리케이션에서 마이크로프로세서는 적절한 기능을 제공하는 운영 체제가 필요합니다. 운영 체제가 없으면 사용자는 어셈블리 또는 바이너리 언어로 마이크로프로세서에 명령을 내려야 합니다.
한편, 마이크로컨트롤러를 실행하는 데에는 운영 체제가 필요하지 않습니다. 그러나 중급 및 고급 마이크로컨트롤러가 더 효율적으로 작동하도록 도와주는 특정 운영 체제가 있습니다.
연결
마이크로프로세서에는 마이크로컨트롤러보다 더 다양한 통신 기술을 사용합니다. 예를 들어 마이크로프로세서는 보조 프로세서 없이 고속 USB 3.0 또는 기가비트 이더넷 데이터를 처리합니다.
그러나 대부분의 마이크로컨트롤러에는 고속 데이터 연결을 위한 특수 프로세서가 필요합니다.
비용
마이크로프로세서 집적 회로는 CPU, ALU(산술 논리 장치) 및 레지스터로만 구성되므로 유닛당 제조 비용이 절감됩니다. 한편, 단일 마이크로컨트롤러는 내부 아키텍처가 더 복잡하며 일반적으로 마이크로프로세서보다 비쌉니다.
그러나 마이크로프로세서 기반 시스템은 추가 구성 요소가 필요하므로 비용이 더 많이 듭니다. 반대로 마이크로컨트롤러는 선택한 애플리케이션에 자급자족할 수 있습니다.
마이크로컨트롤러에는 더 적은 수의 추가 구성 요소가 필요하므로 마이크로컨트롤러 기반 시스템이 더 저렴합니다. 예를 들어 마이크로컨트롤러가 있는 에어컨의 회로 기판은 마이크로프로세서가 장착된 컴퓨터 마더보드보다 비용이 적게 듭니다.
사용 사례: 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러 모두 적절한 사용 사례에 적용할 때 유용한 전자 부품입니다.
복잡하거나 예측할 수 없는 컴퓨팅 태스크에 강력한 처리 능력이 필요한 경우 마이크로프로세서를 사용하세요. 마이크로프로세서는 서버, 데스크톱 컴퓨터 및 모바일 컴퓨팅 장치와 같은 모든 유형의 컴퓨팅 장치에 사용됩니다. 조직에서는 고성능 컴퓨팅 및 인공 지능(AI) 애플리케이션 실행을 위해 많은 마이크로프로세서가 장착된 서버를 사용합니다.
반면에 범위가 좁게 정의된 제어 시스템을 구축하는 경우 마이크로컨트롤러를 선택하는 것이 더 좋습니다. 마이크로컨트롤러는 적은 전력 소비가 필요한 시스템에도 유용합니다. 일부 마이크로컨트롤러는 작은 배터리로 몇 달 동안 작동할 수 있습니다. 예를 들어 스마트 홈 시스템은 마이크로컨트롤러로 구동됩니다. 드론이나 휴대용 오디오 플레이어와 같은 소형 디바이스에도 마이크로컨트롤러가 포함되어 있습니다.
차이점 요약: 마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러
| 마이크로프로세서 |
마이크로컨트롤러 |
|
| 메모리 |
외부 메모리 및 데이터 스토리지가 필요합니다. |
온칩 메모리 모듈(ROM, RAM) |
| 주변 장치 |
추가 부품이 필요합니다. 외부 버스에 연결합니다. |
온칩 주변 장치(타이머, I/O 포트, 신호 변환기) |
| 컴퓨팅 용량 |
복잡한 컴퓨팅 태스크를 수행할 수 있습니다. |
특정 애플리케이션 논리로 제한됩니다. |
| 클록 속도 |
아주 빠름 GHz 범위 |
빠르지만 마이크로프로세서보다 느립니다. kHz ~ MHz 범위 |
| 전력 소비량 |
전력 소비량이 많음. 절전 모드 없음. |
전력을 최소한으로 사용함. 내장된 절전 모드. |
| 운영 체제 |
운영 체제가 필요합니다. |
일부 마이크로컨트롤러의 운영 체제는 선택 사항입니다. |
| 연결 |
고속 데이터 전송을 처리합니다. USB 3.0 및 기가비트 이더넷을 지원합니다. |
저속 및 중속 통신을 지원합니다. 직렬 주변 장치 인터페이스(SPI) 및 I²C. 범용 비동기식 송수신기(UART). |
| 요금 |
추가 구성 요소로 인해 비용이 많이 듭니다. |
단일 집적 회로가 여러 기능을 제공하므로 비용이 저렴합니다. |
| 사용 사례 |
일반 컴퓨팅 또는 강력한 계산 용량이 필요한 시스템용. |
소형 시스템, 배터리 구동 또는 논리 처리 디바이스용. |
AWS에서는 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러 개발 요구 사항을 어떻게 지원할 수 있나요?
Amazon Web Services(AWS)는 관련 리소스 및 인프라를 통해 마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서 개발 요구 사항을 지원합니다.
FreeRTOS를 사용하여 클라우드에 연결되는 모듈식 마이크로컨트롤러 애플리케이션을 만들 수 있습니다. FreeRTOS는 오픈 소스로 제공되는 클라우드 중립적인 실시간 운영 체제로, 빠르고 믿을 수 있으며 응답 속도가 빠른 커널을 제공합니다. AWS에서는 FreeRTOS와 함께 유용한 라이브러리를 제공하므로 마이크로컨트롤러의 펌웨어에 사물 인터넷(IoT) 기능을 더 쉽게 통합할 수 있습니다.
Amazon Elastic Compute Cloud(EC2)를 통해 조직은 클라우드에 마이크로프로세서 기반 애플리케이션을 배포할 수 있습니다. 애플리케이션 사양과 지속적인 요구에 따라 컴퓨팅 환경 또는 인스턴스를 확장할 수 있습니다. 거의 모든 워크로드에 대해 ARM, Intel 및 AMD 프로세서로 구동되는 인스턴스를 비롯하여 다양한 유형의 인스턴스를 제공합니다.
지금 바로 계정을 생성하여 AWS에서 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러 개발을 시작해 보세요.
