마이크로프로세서 (Microprocessor)

I. CISC, RISC, EISC, EPIC 비교

항목	CISC	RISC	EISC	EPIC
명령어 구조	가변 길이 복합 명령어	32bit 고정 명령어 구조	16bit 고정 16bit씩 확장	5bit템플릿 3 x 41bit명령
회로 구성	복잡	단순	단순	단순
제어 방식	마이크로프로그램	하드와이어드	마이크로프로그램	마이크로프로그램
메모리 밀도	높은 메모리 밀도 (효율적)	낮은 메모리 밀도 (비효율)	높은 메모리 밀도 (효율적)	높은 메모리 밀도 (효율적)
코드 사이즈	작음	상대적으로 대량	작음	템플릿 이용 코드 최소화
컴파일러	복잡함	단순함	크로스 컴파일러	분기 예측 컴파일러
병렬처리	최근 cycle 당 2 명령 처리	슈퍼스칼라	슈퍼스칼라	슈퍼스칼라
사용환경	다목적컴퓨팅 호환성 높음	단순 명령의 빠른 처리	임베디드	고성능컴퓨팅 임베디드
주요제품	Intel x86 AMD Athlon	IBM Power, HP PA-RISC, Oracle SPARC	ADC AE Series	Intel Itanium (IA-64)

– 최근 CISC와 RISC 방식은 서로의 장점을 채용하여 EPIC 방식 출시 등 지속 발전

 

II. 복잡한 명령어 세트, CISC

가. CISC(Complex Instruction Set Computer)의 개념

단순한 명령부터 복합적인 명령 수행까지 하나의 명령집합으로 실행 가능한 CPU 아키텍처

나. CISC 명령어 집합 구조

– 필요한 정보만 가변 길이의 명령어에 저장하므로 낭비되는 코드를 줄일 수 있고 프로그램 크기도 작아짐

다. CISC의 특징

특징	설명
가변 길이 명령어	–    명령어가 필요에 따라 다양한 크기
하나의 명령어로 복잡한 기능수행	–    복잡한 기능을 하나의 명령어로 수행하여 프로그램 크기를 줄임
RISC 대비 장점	–    복잡한 명령도 기계어로 실행되므로 H/W 효율이 좋음
RISC 대비 단점	–    회로가 복잡 –    적은 수의 일부 명령어만 많이 쓰임 –    동시 여러 개 명령어 처리 어려움 –    가변 길이로 파이프라인 적용 어려움
대표 제품	–    Intel x86, 모토로라 MC68000

III. 단순한 명령어 세트, RISC

가. RISC(Reduced Instruction Set Computer)의 개념

명령어 수와 주소 지정 방식을 최소화하여 구조를 간단하게 구성한 CPU 아키텍처

나. RISC 명령어 구조

– 32bit 고정 길이 명령어로 파이프라인 적용이 가능

다. RISC의 특징

특징	설명
고정 길이 명령어	– 모든 명령어의 길이가 32bit로 동일
단순한 기능	– 하나의 명령어가 단순한 기능 수행
유사 명령어 통합	– 유사 명령어 통합하여 명령개수 줄임
장점	– 복잡한 명령도 기계어로 실행되므로 H/W 효율이 좋음
단점	– 회로가 복잡 – 적은 수의 일부 명령어만 많이 쓰임 – 동시 여러 개 명령어 처리 어려움 – 고정 길이에 따른 공간 낭비 발생
대표 제품	– IBM Power, Oracle SPARC – HP PA-RISC 등

 

IV. 확장 명령어 세트, EISC

가. EISC(Extensible Instruction Set Computer)의 개념

오퍼랜드 부분을 OP 코드와 분리하여 필요한 길이만큼 오퍼랜드를 확장할 수 있는 CPU 아키텍처

나. EISC 명령어 구조

– 명령어 추가 시 확장 레지스터에 새로운 값을 추가하여 확장 플래그를 활성화하여 필요한 크기의 명령어 생성 가능

다. EISC의 특징

특징	설명
높은 코드 밀도	–    필요한 만큼 오퍼랜드 확장이 가능하여 프로그램 크기가 작아짐
효율적인 아키텍처	–    오퍼랜드를 필요한 길이만큼 확장하는 구조로 16/32/64비트에서 효율적 사용
저전력	–    H/W가 간단하고 코드 밀도가 높아 전력소모가 적음
대표 제품	–    ADC AE Series