무엇이 다를까 - CPU / MCU / MPU / 마이크로컨트롤러

이전 포스팅에서 대표적인 CPU인 ARM 아키텍처를 살펴보았는데요. 이러한 기본 CPU를 어떻게 확장하여 설계하느냐에 따라 다른 용어로 불립니다.

CPU, MCU, MPU, Microcontroller는 모두 전자 기기의 중심에서 계산과 제어 작업을 수행하는 주요 구성 요소이지만, 각기 다른 목적과 특성을 가지고 있습니다.

1. CPU (Central Processing Unit)

중앙 처리 장치로, 컴퓨터와 같은 시스템의 핵심 처리 유닛입니다.

주요 특징은 다음과 같습니다.
• 일반적인 범용 프로세서로 설계됨.
• 복잡한 계산, 데이터 처리, 운영 체제 실행 등을 담당.
• 고속 메모리(CPU 캐시)를 사용하여 빠른 연산 가능.
• RAM, ROM, GPU, 주변 장치 등의 외부 하드웨어와 연동됨.

데스크톱 컴퓨터, 노트북, 서버 등에서 사용되며, x86계열, ARM 계열 등이 구체적인 예입니다.

2. MCU (Microcontroller Unit)

CPU, 메모리(RAM, ROM), 그리고 주변 장치(타이머, GPIO, ADC 등)를 하나의 칩에 통합한 작은 컴퓨터입니다.

주요 특징은 다음과 같습니다.
• 임베디드 시스템에 최적화된 소형 단일 칩.
• 낮은 전력 소비와 저비용으로 설계됨.
• 상대적으로 낮은 클럭 속도 (MHz 단위).
• 종종 실시간 운영 체제(RTOS) 또는 Bare-metal 코드로 구동.

가전제품, IoT 장치, 자동차 제어 시스템 등에서 사용되며, STM32 시리즈, AVR 시리즈 등이 구체적인 예입니다.

마이크로컨트롤러(Microcontroller) 및 마이컴(Micom) 은 사실상 MCU와 같은 개념으로 사용됩니다.
MCU라는 용어가 더 기술적이고 전문적으로 사용되는 반면, Microcontroller는 일반적으로 더 포괄적인 의미를 가질 수 있습니다. 예를 들어, Arduino와 같은 개발 보드는 Microcontroller 기반의 응용 사례입니다.

3. MPU (Microprocessor Unit)

MCU 와 MPU 구조

CPU와 비슷하지만, 주로 외부 메모리(RAM, ROM)와 주변 장치를 필요로 합니다.

주요 특징은 다음과 같습니다.
• CPU와 메모리 컨트롤러로 구성.
• 일반적으로 고성능 응용 프로그램에 사용됨.
• 하드웨어와 소프트웨어를 유연하게 결합 가능.
• 전력 소비는 MCU보다 높지만, CPU보다 낮은 경우도 있음.

산업용 제어 시스템, 고성능 임베디드 시스템, 스마트 디바이스 등에서 사용되며, ARM Cortex-A 시리즈, PowerPC 등이 구체적인 예입니다.

정리

결국 중앙 장치로 임베디드 시스템의 두뇌 역할을 한다는 점에서 동일하지만, 설계적 차이에 의해서 시스템 요구사항에 따라 다르게 채택됩니다.

• CPU: 범용 컴퓨터용 고성능 연산 장치.
• MCU: 작은 임베디드 시스템용 저전력 소형 칩.
• MPU: 고성능 임베디드 시스템용 CPU 기반 장치.