임베디드 시스템(Embedded System) 구조

임베디드 시스템 vs 범용 컴퓨터

프로세서 내장(프로세서, 메모리, 입출력 장치)로 구성되는 구조를 갖고, 하드웨어 성능 향상과 소프트웨어의 유연성 측면에서 두 가지 모두 고려하는 공조설계가 가능함. 또한, 소프트웨어 사용을 통해서 시스템 설계, 구현 시간 단축, 기능 확장성 등에서 용이함.

범용 컴퓨터의 범용성과 시스템 유연성이 떨어지는 것은 임베디드 시스템에서 특정 응용 분야에 최적화하는 과정, 그 과정에서의 성능 향상 추구로 인해 발생하는 부분.

주요 레지스터

PC;Program Counter

다음 실행할 명령어가 저장된 프로그램 메모리의 주소값을 저장(프로그램 실행위치 저장)하며, PC 값을 변경해 프로그램의 실행 흐름 제어

IR;Instruction Register

프로그램 메모리에서 읽어온 명령어를 저장하고 명령어 레지스터 값을 해석해 회로 동작에 필요한 제어 신호 생성

SR;Status Register

CPU 연산 결과에 대한 플래그, 제어 정보를 저장. 연산 결과 값에 대한 검사값은 플래그로 저장. 연산 결과값이 0인 경우는 제로 플래그, 표현 범위 이상인 경우 오버플로우 플래그로 표시. 프로그램 조건문 실행에 유용히 사용하고, 여유공간에는 프로세서 동작과 관련된 인터럽트 활성화 비트 제어정보 포함. 

SP;Stack Pointer

프로그램 실행에서 중요한 메모리 영역이며 임시 데이터 저장이나 함수 파라미터 전달 장소로 사용하는 스택의 데이터 저장위치 저장. 기본적으로 사용하고 있는 메모리나 주소값들을 다룸.

메모리

- 프로그램과 데이터 저장하는 디바이스

- 마이크로프로세서에 내장된 경우 On-Chip, 외부에 위치한 경우 Off-Chip이라 하며 이것이 시스템 전체 메모리를 구성함.

- 휘발성, 비휘발성으로 분류.

- 임베디드 시스템에서는 휘발성 메모리인 SDRAM 등을 CPU의 메인메모리로, 비휘발성 메모리인 플래시 메모리를 HDD처럼 사용.

- 범용 컴퓨터와 비교해 임베디드 시스템에서는 적은 용량.

- 메모리 설계는 기본적으로 접근 시간을 줄이고 용량을 키우는 것을 목표로 함.

- 다른 프로그램으로 인한 불법적 접근을 방지하도록 해야 전반적인 시스템 안정성을 확보할 수 있음.

입출력 장치

- 특정 기능을 하드웨어로 구성, 마이크로프로세서의 처리량을 줄여줌. 프로세서 내부(On-Chip), 외부(Off-Chip, ASIC 형태로 추가해 연결)에서 존재. 오프칩의 경우, 프로세서 보드와 별도로 장치 보드를 추가.