임베디드 시스템 프로세서

목차

1.2. 임베디드 시스템 구성3. 임베디드 시스템 설계4. 임베디드 시스템 프로세서의

종류

임베디드 시스템 구성 (1)

H/W

Micro Processor

MemoryOS - Kernel

시스템 소프트웨어

응용 소프트웨어

S/W

임베디드 시스템

입출력 장치

네트워크 장치

임베디드 시스템 구성임베디드 H/W

프로세서 / 컨트롤러 , 메모리 , I/O 장치 , 네트워크 장치 , 센서 , 구동기

임베디드 S/W 운영체제 , 시스템 S/W, 응용 S/W


CPU

MPEG2TS

MEMORY

MEMORY

HDTVChannel EQ.

HDTVChannelDecoder

FORMATConverter

OSGM

VIDEODecoder

임베디드 시스템 설계

임베디드 시스템 설계 시 핵심하드웨어와 소프트웨어가 개발할 기능을

어떤 식으로 분할 할 것인가 ?적절한 프로세서 선택적절한 운영체제 선택적절한 디버깅 / 개발 툴 선택

임베디드 시스템 프로세서의 종류CISC RISC

ARM

PowerPCMIPS

x86

SPARC SH

PIC

CISC RISC

CISC RISCCISC 의 대표적인 특징(1) 명령어의 수가 많다 (100-250) (2) 다양한 주소지정 모드 (Addressing Mode) 가 있다 . (5-20) (3) 명령어 길이가 가변적이다 . (4) 메모리에서 오퍼랜드 ( 피연산자 ) 를 조작하는 명령어들이 많다 .

RISC 의 대표적인 특징(1) 적은 명령어 수 (30-100) (2) 적은 주소지정 모드 (Addressing Mode) (3) 명령어 길이가 고정적이다 . (4) 메모리를 액세스하는 명령은 LOAD, STORE 뿐이다 . (5) 모든 오퍼랜드 ( 피연산자 ) 는 CPU 내의 레지스터에서 조작된다 . (6) 하나의 사이클에 하나의 명령어 실행이 가능하다 .

RISC 는 임베디드에 유용한가 ?

http://kelp.or.kr/korweblog/stories.php?story=02/03/21/2868686

임베디드 시스템 프로세서 <x86>

x86 호환

인텔의 x86 아키텍처는 현재 Pentium4 까지 엄청나게 발전했다 . 이런 고성능의 프로세서가 임베디드 시스템의 마이크로프로세서로 필요할까 ? 하는 의문도 든다 .

그렇지만 , 인텔 아키텍처에서 돌아가는 어플리케이션이 가장 많고 , 개발자가 가장 친숙하다는 이유만으로도 임베디드 프로세서가 될만한 충분한 조건이 되는 셈이다 .

AMD(Elan), VIA(C3), National Semiconductor(Geode), Transmeta(Crusoe)

임베디드 시스템 프로세서 <x86>

어드밴텍테크놀로지스㈜ PCM-3380

초소형 PCI-104 펜티엄 M 프로세서 사용해 임베디드 어플리케이션에 적합

32 비트 데이터전송이 가능한 PCI 방식의 초소형 PCI-104 펜티엄 M CPU 를 사용하여 속도가 더 빠르고 부피도 작아진 것이 특징 . 이 모듈은 PCMCIA( 노트북용 무선카드 ), 이더넷 , GPS, 디지털 I/O, 오디오 , 비디오 , 각종 COM 포트 등의 다양한 입출력 (I/O) 기능을 갖춰 군사 시설이나 제어 시스템 , 의학 MRI, 차량 감시 카메라 , 수송 시스템과 같은 임베디드 어플리케이션에 적합하다 .

임베디드 시스템 프로세서 <ARM>

(1) ARM 아키텍처의 배경 ARM 은 원래 영국 캠브리지에 있는 Acorn Computer Limited 에서 개발된 프로세서이다 .

(2) ARM 의 특징 ARM 프로세서의 가장 큰 특징은 바로 저 전력 설계에 있다 . 다른 프로세서에 비해 적은 전력을 소모하면서도 , 높은 성능을 낸다 .

ARM 아키텍처 종류별 성능에 관해서는 , ARM7 의 60Mips 에서부터 ARM10 계열의 500Mips 를 넘어가는 프로세서까지 다양한 성능을 보여주고 있다 .

현재 ARM 을 이용한 가장 빠른 프로세서는 인텔에서 개발한 XScale로 733MHz 의 속도를 내고 있다 .


(3) ARM 의 활용용도 저 전력이 필요한 휴대용 단말기나 가전 제품등 임베디드 시스템이면 폭 넓게 사용될 수 있는 프로서세이다 .

가격적인 면에서도 다른 프로세서에 비해서 상당히 싸기 때문에 대중적인 제품을 만들 수 있으며 다른 주변기기를 붙여서 쉽게 SoC화를 할 수 있다 .

실제 시장에서도 휴대용 단말기에 많이 사용되고 있으며 StrongARM 의 경우 PDA 등 고성능의 제품에 내장되어 사용되어지고 있다 .


삼성 s3c4530 을 탑재한Dyaus-E200 보드

Intel xScale 을 탑재한 X-Hyper205 보드

임베디드 시스템 프로세서 <PowerPC>

(1) PowerPC 아키텍처의 배경PowerPC 계열의 종류로써 IBM RS/6000 을 모델로 해서 IBM,

모토롤라그리고 애플이 함께 만든 프로세서이다 .

일반 PC 나 워크스테이션용으로 사용하기 위해서 개발되었기 때문에

최신의 설계 기술을 사용하였고 높은 성능을 낼 수 있도록설계되었다 .

(2) PowerPC 의 특징 개인용 컴퓨터 , 그래픽 워크스테이션 , 메인 프레임 등 높은 성능의 요구하는 곳에 쓰이기 위해서 만들었다 . 이런 이유로 인해서 다른 프로세서에 비해 높은 성능을 보여주고 있으며 메인 프레임을 위한 멀티프로세서도 지원해 주고 있다 .


표 3 에서 QUICC 계열은 다양한 주변기기를 내장하고 있다 . 특히 통신에 필요한 주변기기를 많이 내장하고 있다 . 예를 들어 MPC8260 의 경우는 임베디드 PowerPC core 와 CPM(Communications Processor Module) 를 합쳐 놓은 모듈로 ATM의 SAR, HDLC, Ethernet, AppleTalk, ISDN 등 많은 기능을 지원해 주고 있다 .


(3) PowerPC 의 활용용도 대용량의 데이터를 처리하거나 메인 프레임 제작 , QUICC 계열의 MPC를 사용한다면 통신용 장비에 많이 사용될 수 있다 .

특히 QUICC 는 통신용 장비를 위한 많은 주변기기를 내장하고 있기 때문에 성능 대비 가격적인 면이 우세하다 .

그리고 64 비트용으로 설계를 하였기 때문에 64 비트를 요구하는 컴퓨팅 환경에 적합한 제품을 개발할 수 있다 .

리눅스는 통신용 기능이 많은 운영체제이기 때문에 다양한 제품을 만들 수 있고 오픈소스의 장점을 이용해서 제품에 딱 맞는 운영체제를 만들어 내어 성능을 최대한 높일 수 있다 .

실제로 많은 라우터 장비나 전송 장비에 많이 사용되고 있다 .

IBM 405GP 를 탑재한 EP405 보드

시스코라이터장비(MPC850)

임베디드 시스템 프로세서 <MIPS>

(1) MIPS 아키텍처의 배경 MIPS 는 1980년대 초에 스탠포드 대학의 존 헤네시 교수 팀의 MIPS RISC 아키텍처 프로젝트로부터 비롯된다 . 1984년도에 MIPS Computer System Inc. 라는 회사가 설립되었고 이 회사는 1992년도에 SGI(Silicon Graphics Inc.) 에 합병되었고 , MIPS Technology Inc. 라는 이름으로 바뀌게 된다 .

NEC, 도시바 , Sony, LSI Logic, Philips 등 유명한 반도체 회사에서 MIPS 칩들을 만들고 있다 .

(2) MIPS 의 특징대표적인 RISC 프로세서로 64 비트 구조를 가지고 있다 . 물론 32비트도 지원해 주고 있다 .

MIPS 는 특히 높은 성능을 보여주는 RISC 이다 .

MIPS 는 다른 프로세서와는 다르게 DSP 에 필요한 명령어들을 지원해 주고 있으며 그래픽 처리에 필요한 명령어 또한 지원해 주고 있다 .

임베디드 시스템 프로세서 <MIPS>(3) MIPS 의 활용용도다양한 용도로 사용되지만 특히 비디오 콘솔로 많이 사용되고 있다 . 높은 연산 처리율을 필요로 하는 제품 , 그래픽 처리를 많이 해야 되는 제품들에 많이 들어가 사용되어 지고 있다 .특히 Stand-alone 타입의 PVR 이나 절전 기능이 필요한 칼라 PDA에 많이 사용되어 지고 있다 . MIPS 는 주로 유럽과 일본에서 많이 사용되고 있고 우리나라에서는 아직까지 많이 사용되고 있지는 않은 것 같다 .

MIPS324kc 를 탑 재 한 Malta 보드 비디오 게임 콘솔의 시장 분포

임베디드 시스템 프로세서의 종류

임베디드 시스템 프로세서

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