[마이크로프로세서 초보자를 위한 특별 컬럼 2] 

                    마이크로프로세서와 마이크로컨트롤러란 무엇인가?

    1. 마이크로프로세서
    마이크로프로세서(microprocessor, 간단히 "μP"라고 표기함)는 컴퓨터의 중앙처리장치(中央處理裝置, Central Processing Unit ; CPU)를 단일 IC(Integrated Circuit) 칩에 집적시켜 만든 반도체 소자로서, 1971년에 미국의 Intel사에 의하여 세계 최초로 만들어졌으며 오늘날은 이를 흔히 MPU(MicroProcessor Unit)라고 부르기도 한다.
    즉, 마이크로프로세서는 CPU의 여러 형태중에서 1개의 소자로 만들어진 종류이므로, 모든 마이크로프로세서는 CPU이지만 모든 CPU가 곧 마이크로프로세서인 것은 아니다. 그러나, 이를 MPU라고 부를 때는 이것이 곧 마이크로프로세서를 의미한다. 이것은 일반 컴퓨터의 중앙처리장치에서 주기억장치를 제외한 연산장치, 제어장치 및 각종 레지스터들을 단지 1개의 IC 소자에 집적시킨 것이므로 연산(演算), 제어(制御), 판단(判斷), 기억(記憶), 계시(計時), 프로그램에 의한 처리 등의 기본적인 처리기능은 일반 중 대형 컴퓨터의 CPU에 비하여 별로 다를 바가 없다.
    한편, 이와 같은 마이크로프로세서를 CPU로 사용하여 만든 소형 컴퓨터를 마이크로컴퓨터(microcomputer)라고 한다. 이에 비하여 미니컴퓨터 이상의 중대형 컴퓨터에서는 CPU를 많은 소자를 사용하여 전용으로 설계하게 된다. 마이크로컴퓨터에서처럼 마이크로프로세서를 사용하여 컴퓨터를 설계하면 CPU가 하나의 IC 소자로 간단히 구성되므로 전체 시스템이 소형경량화(小形輕量化)되고, 소비전력이 적어지며, 가격이 낮아질 뿐만 아니라 부품수가 적어서 시스템의 신뢰성이 높아지는 등의 장점을 갖는다.
    이와 같이 마이크로컴퓨터가 대형이나 미니컴퓨터와 구별되는 가장 큰 구조상의 특징은 CPU로서 마이크로프로세서를 사용한다는 것인데, 최근에는 미니컴퓨터급에 마이크로프로세서를 사용하는 경우가 점점 많아지고 있어서 이들의 분류기준이 모호해지고 있다. 또한, 이처럼 마이크로컴퓨터의 성능이 크게 향상되어 수퍼마이크로화함에 따라 미니컴퓨터의 입지(立地)는 점점 좁아지고 있다.

    2. 마이크로컨트롤러
    마이크로프로세서 중에 1개의 칩내에 CPU 기능은 물론이고 일정한 용량의 메모리(ROM, RAM 등)와 입출력 제어 인터페이스 회로까지를 내장한 것을 특별히 마이크로컨트롤러라고 부른다. 이것은 일반 마이크로프로세서가 널리 사용되기 시작하면서 1970년대 중반부터 나타난 형태로서 범용의 목적보다는 기기 제어용에 주로 사용되므로 붙여진 이름이며, 이는 1개의 소자만으로 완전한 하나의 컴퓨터 기능을 갖추고 있으므로 "단일 칩 마이크로컴퓨터(one-chip 또는 single-chip microcomputer)"라고도 부른다.
    제어 응용 시스템에 마이크로컨트롤러를 사용하게 되면 범용 마이크로프로세서나 하드웨어 논리를 사용하는데 비하여 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.

① 제품이 소형경량화된다. 시스템의 컨트롤러 부분이 마이크로컨트롤러 LSI 1개와 극히 소수의 외부 소자들도 간단히 구성되므로 크기와 무게가 현저히 줄어들고 소비전력도 적어진다. 이에 따라 부수적으로 전원장치까지도 소형경량화된다.
② 제품의 가격이 싸진다. 컨트롤러 부분이 단순화됨에 따라 부품비, 제작비, 개발비가 감소되고, 개발기간도 단축된다.
③ 시스템의 신뢰성이 향상된다. 컨트롤러가 단순화되어 부품수가 적어지고 신뢰도가 높은 소자를 사용하므로 고장률이 감소하며 유지보수가 용이해진다.
④ 시스템의 융통성이 커진다. 하드웨어에 의존하는 부분을 소프트웨어로 처리할 수 있게 되므로 기능의 변경이나 확장에 보다 유연하게 대응할 수 있다.

    종래의 마이크로컨트롤러는 CPU 기능에다 한정된 용량의 메모리(기본적으로 SRAM을 가지고 있으며 EPROM, OTP ROM, 또는 플래시 메모리를 함께 내장하는 모델도 있음)와 인터럽트 제어기, 직렬 및 병렬 인터페이스, 카운터/타이머 등을 내장하는 정도에 불과하였으나, 최근에는 DMA 제어기와 같은 고성능의 I/O 기능, 고속의 직렬통신 기능, A/D 컨버터, PWM 출력, PLL 회로 등을 내장하여 각종 제어 시스템에 사용하기에 보다 편리해지고 있다.
    이와 같이 오늘날의 마이크로컨트롤러는 각 응용분야에 적합하도록 매우 많은 종류와 모델이 개발 사용되고 있으며, 범용 마이크로프로세서를 지칭하는 MPU와 구별하여 MCU (MicroController Unit 또는 MicroComputer Unit)라고 부르기도 한다.

    < 주의 1 > 보통 넓은 의미에서 마이크로프로세서라고 하면 범용 마이크로프로세서(MPU)는 물론이고 마이크로컨트롤러(MCU)나 RISC 프로세서, DSP 등 CPU의 기능을 포함하는 단일 반도체 소자를 모두 지칭하는 포괄적인 개념이 된다.

    < 주의 2 > 우리는 "원칩" 또는 "싱글칩"이라는 말을 전혀 엉뚱하게 잘못 사용하는 사례를 흔히 볼 수 있다. 즉, "원칩 마이크로프로세서"나 "싱글칩 마이크로프로세서"는 잘못된 표현이다. "마이크로프로세서"라는 말에는 이미 단일 반도체 소자라는 개념이 포함되어 있으므로 여기에 굳이 "원칩"이나 "싱글칩"이라는 말을 덧붙이는 것은 옳지 않으며, 이는 "역전앞", "처가집"과 같은 경우가 되는 것이다. 그러나, "원칩 마이크로컴퓨터"나 "싱글칩 마이크로컴퓨터"라는 표현은 정당하다. 마이크로컴퓨터는 CPU(MPU)에 여러 가지의 메모리 소자나 I/O 소자들을 접속하여 만들어지는 것이 일반적인데 이를 하나의 소자로 집적하였으니 당연히 "원칩 마이크로컴퓨터"요 "싱글칩 마이크로컴퓨터"라 할 수 있는 것이다. 시중에는 분명히 마이크로컨트롤러에 관한 책인데 "원칩 마이크로프로세서..."라는 식으로 제목을 달아놓은 웃기는 책도 있다.