마이크로프로세서

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Semiconductor Fabrication

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||<-2><tablewidth=100%><tablecolor=#000,#ddd><bgcolor=#0ff> 반도체 8대 공정 (Process Integration)

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1. 개요2. 역사3. 관련 문서

1. 개요

마이크로프로세서(Microprocessor)는 산술 논리 장치, 제어 장치, 레지스터를 하나의 단일체 집적회로로 구성한 것을 의미한다.

언뜻보면 CPU와 동의어로 오해할 수 있지만 CPU뿐만 아니라 GPU(Graphic Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor)도 포함된다. 말 그대로 Micro(작은)+Processor(연산처리장치).

이러한 마이크로프로세서에 캐시 메모리, 주기억장치, 외부기기 입출력 제어 장치까지 포함되면 마이크로컨트롤러(Microcontroller)로 분류가 된다.[1]

반도체 칩에 대해 이야기 할때 관련 학과로는 보통 전기전자공학과를 많이 떠올리지만, 프로세서 아키텍처[2] 연구개발은 컴퓨터 과학자들이 주도한다.

2. 역사

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분리형 회로를 사용하던 옛날 중앙처리장치(CPU)의 크기 비교. 왼쪽부터 ENIAC, EDVAC, ORDVAC, BRLESC-I의 CPU 모듈이다. 이게 CPU 전체가 아니라 CPU에서 떼어낸 모듈임에 주의. 예를 들어 ENIAC CPU에는 진공관이 18,000개 포함되어 있었다.[3]

단일형 집적회로와 MOSFET이 1959년에 발명되었지만 곧바로 그 것이 마이크로프로세서 발명으로 이어진 것은 아니었다. 초기의 집적회로는 공정이 미세하지 못했기 때문에 기존에 설계되던 이산형 회로들을 하나의 칩으로 생산했던 수준이었다. 공정이 미세해질 수록 다른 회로 장치를 하나의 칩으로 통합할 수 있는 기회가 생겼는데 그 시도가 1969년에 Four-Phase Systems AL1이었는데 8개의 레지스터와 산술 논리 장치를 하나의 칩으로 집적한 것이다.

오늘날에야 모든 컴퓨터에 마이크로프로세서가 탑재되므로 컴퓨터 CPU = 마이크로프로세서가 당연하게 여겨지지만, 초창기 마이크로프로세서는 성능과 신뢰성 면에서 트랜지스터 기반 분리형 회로로 구성된 중앙처리장치에 뒤떨어지는 물건 취급을 받았다. 때문에 마이크로컴퓨터는 본격적인 컴퓨터가 아니라 보급형, 염가형 취급이었으며[4] 제대로 된 메인프레임이나 미니컴퓨터를 들여놓을 돈이 없는 기업이나 연구실에서 쓰는 컴퓨터로 인식되곤 했다.

마이크로프로세서의 발전은 마이크로컴퓨터의 가능성을 높였다. 마이크로프로세서가 아니었으면 CPU라는 개념이 없이 제어 장치, 산술 논리 장치, 레지스터가 별개의 집적회로 칩들로 구성되어있었을 것이다. 오히려 하나의 집적회로 칩으로 구성하는 것이 연산의 효율성을 높이고 PCB를 차지하는 공간을 줄인 것이다.

3. 관련 문서

[1] 초기의 CPU는 캐시 메모리가 메인보드에 별도로 장착되어있었지만 1990년대 말부터 집적회로 안에 내장되었다. [2] MIPS, RISC-V, ARM(CPU)등. [3] 참고로, 사진의 여성들은 모델이 아니라 컴퓨터 프로그래머로 컴퓨터의 발전에 중요한 역할을 한 공로자들이다. 왼쪽부터 팻치 시머스(Patsy Simmers), 게일 테일러(Gail Taylor), 밀리 벡(Milly Beck), 노마 스텍(Norma Stec) [4] 오늘날 DSLR 카메라 사용자들이 소위 “ 똑딱이 카메라”를 대하는 인식과 비슷했다.