AVR(ATmega128) 학습 및 조사 자료 #1

목차

Part 1. AVR이 뭘까?
- 컴퓨터 그리고 마이크로 콘트롤러
- Atmel

Part 2. AVR의 특징
-AVR family
-AVR과 8051

부록 -용어 설명

본문내용

어 생각을 해보자.
일 처리 능력이 똑같은 친구가 있는데, 한 명은 중국어만 알아듣고 다른 친구는 중국
어는 물론이거니와, 영어도 할 줄 안다면 그대는 누굴 선택하겠는가?
'AVR'의 우수성을 보여주는 대목이 아닐까 싶다.
두 번째로 이야기 할 것은 연산 처리 속도다.
‘8051’은 ‘16MHz에 2MIPS’, AVR은 ‘16MHz에 16MIPS’라고 적혀있다.
숫자가 클수록 빠른 연산속도를 가진 것 같기는 한데, 그렇게 넘어가기는 조금 찝찝 하다. 그렇지 않은가? 단어의 의미부터 살펴보자.
‘16MHz에 2MIPS’에서 ‘16MHz’는 동작되는 ‘클럭’을 의미한다.
CPU나 디지털 회로들이 일정하게 작동을 유지하려면, 지속적으로 일정한 간격을 지
닌, 전기적인 진동을 공급받아야 한다. 이는 CPU를 비롯한 컴퓨터의 모든 부품들은, 특정한 신호에 맞추어 동작을 하는데서 비롯된다.
이때, 공급해주는 전기적인 진동을 ‘클럭’이라고 한다. 단위는 ‘Hz’를 사용하고, 이는
‘진동하는 횟수의 척도’ 정도로 받아들이면 될 것 같다.
위의 경우, 동작 클럭은 ‘16MHz’이니깐, ‘1600 만번 진동하는 전기 신호를 공급해줘야 되는구나.’ 정도로 생각하면 될 것 같다.
앞서 이야기 했듯이, 같은 계열의 CPU방식을 사용한다고 해도, 동작되는 ‘클럭’은 모두 다르다 는 것에 주의하며, 다음으로 넘어가자.
<그림-6> 클럭( clock )
MIPS는 ‘Million Instructions Per Second'의 약자
로, ‘초당 백만개의 명령어 수행’ 정도로 해석하면
된다. 프로세서의 처리 속도를 나타내는 것으로, 컴퓨터의 성능을 나타내는 지표라고 할 수 있다.
이를 바탕으로 ‘16MHz에 2MIPS’ 해석을 해보면,
‘16MHz의 신호에 맞춰 동작하고, 1초에 2백만개의 명령어를 처리한다.’
정도가 되겠다.
‘AVR’은 ‘16MHz에 16MIPS’이다. 즉, 분주가 없다.
16MHz에 동작하고, 1초당 1600만개의 명령어를 수행하는 셈이다.
이는 ‘AVR’ 우수성을 제대로 보여주는 부분이 아닌가 싶다.
<그림-7> 연산의 수행
<그림-7>은 ‘AVR’과 ‘8051’의 연산 처리속도를 시각화 한 것이다.
제일 위에 그려진 구형파는 ‘클럭’을 나타낸다. 레고 접합부를 따라 이동하는 개미마냥 운동하며, ‘AVR’과 ‘8051’에 지속적으로 정보 전달을 하고 있는 모습이다.
아래의 빨간색 테두리의 직사각형의 부피는, 각 MCU가 연산을 수행하는데 걸리는 시 간을 나타낸다. 같은 명령어 하나를 수행하는데 있어, ‘AVR’과 ‘8051’은 약 8배 정도
의 차이가 난다고 한다. ( 단, 같은 클럭에서 동작한다고 가정한다. )
‘8051’과 ‘AVR’의 연산 속도에서 차이가 나는 이유는, 당연히 CPU의 구성방식이 다 르기 때문이다.
8051의 CPU는 Cisc 구성 방식을 채택하고 있고, AVR은 Risc 방식을 채택하여 사용 하고 있다. 이와 같은 CPU의 구성방식의 차이 때문에, 연산처리 속도에서는 엄청난 차이가 나게 되는 것이다.
( 부록에 보면 Cisc와 Risc방식에 대한 설명이 있다. )
이로서 ‘8051’과 ‘AVR’에 대한 비교를 마치도록 하겠다.
아무래도 ‘AVR’을 앞으로 다루게 될 입장이다 보니, ‘AVR’의 너무 부각시킨 것 같다.
‘8051’보다 ‘AVR’이 이후에 출시되었기 때문에, 더 좋은 것은 어쩌면 당연한 것이다.
‘AVR’이라는 ‘마이크로 콘트롤러’가 현재 자주 사용되고 있지만, 그 어떤 MCU보다
뛰어난 성능을 자랑한다는 의미로 받아들여선 안 된다.
Part 3. 마치며
느낀 점을 적는 공간입니다.
부록 -용어 설명
본문에서 나온 내용 중에 일부 단어들은 그 설명이 되어 있지 않은데, 이 ‘부록’이라 는 파트에서, 그 단어의 의미를 알 수 있을 것이다.
본문에서 나온 단어 외에도, 본인이 조사한 자료들 중 중요하다 싶은 부분은 몇 가지 적어두었다.
※MCU에 자주 사용되는 ROM의 종류들.
①외부 ROM
내부에 ROM이 없고 외부 ROM을 이용하도록 되어 있는 형태.
②OPT ( One Time Programmable )
말 그대로 내부 ROM에, 사용자가 1회만 프로그램 데이터를 전송할 수 있는 형태.
③EPROM ( Erasable and Programmable Read only memory )
사용자가 내부 ROM에, 프로그램을 기록한 다음에 ROM의 내용을 다시 수정할 수
있는 형태. 자외선을 이용하여 프로그램 지울 수 있으며, 일부 데이터만 수정하는
것은 불가능하다.
④EEPROM ( electrically erasable programmable read-only memory )
EPROM과 마찬가지로, ROM에 프로그램 재입력이 가능한 형태.
EPROM과 다르게 전기적인 방법으로 프로그램을 지울 수 있어, ROM Eraser가 필
요 없다는 장점이 있다.
⑤Mask ROM
ROM 제조회사에서 생산할 때, ROM에 프로그램을 내장하여 생산하는 형태.
ROM 내부의 프로그램은 변경이 불가능 하다.
※CPU의 구성방식
CISC ( complex instruction set computer )
다수의 명령어를 내장하고 있는 CPU.
복잡한 프로그램도 다수의 명령어가 있으므로, 적은 수의 명령어로 구성할 수 있다
는 장점이 있다.
허나 단순한 프로그램에도 복잡한 회로가 이용되므로, 생산가가 비싸고 전력소모가
많다. RISC 이전의 기술로 현재는 자주 사용되지 않는다.
RISC ( reduced instruction set computer )
CISC 방식의 CPU에 내장된 명령어 중에서 실제 사용하는 명령어는 10%가 안 된다는 점에 착안하여 생겨난 방식. 쓸데없는 명령어들이 저장되는 공간을 없애고, 자 주 사용되는 명령어들만 내장하여 구성한 CPU를 RISC방식이라고 부른다.
다수의 명령어가 저장될 공간을, 레지스터와 연산장치의 범위 확대로 전환시키므로
서, CISC에 비해 매우 빠른 연산 처리 속도를 자랑한다. 허나 내장된 명령어가 적기
때문에 복잡한 연산을 수행하기 위해선 많은 명령을 coding 해야 되는 단점이 있다.

키워드

AVR,   ATmega128,   마이크로 콘트롤러,   MCU,   컴퓨터,   프로세서,   8051