Cortex-M3 Vs Cortex-M4

 

클록만 보면 72 MHz가 빠르지만, Cortex-M4(48 MHz) 가 구조적으로 더 효율적이라 실제 연산 속도는 비슷하거나 더 빠를 수 있습니다. 따라서 “48 MHz라서 느리다”는 단순 비교는 맞지 않습니다.

아래는 ARM Cortex-M4와 Cortex-M3의 차이를 핵심 기능, 성능, 주변장치, 응용 분야 중심으로 비교한 표입니다.
두 코어 모두 같은 ARMv7-M 아키텍처 계열이지만, M4가 M3를 상위 확장(성능 향상 + DSP + 부동소수점 지원) 한 버전입니다.

🔹 Cortex-M4 vs Cortex-M3 비교표

항목 Cortex-M3 Cortex-M4 비고 / 설명

아키텍처	ARMv7-M	ARMv7E-M	M4는 “Enhanced” 버전으로 DSP 명령 추가
코어 타입	32비트 RISC	32비트 RISC	동일 기반 구조 (Thumb-2 명령어 세트)
최대 클록 (일반)	20~120 MHz (MCU 설계에 따라)	40~200 MHz (MCU 설계에 따라)	M4는 고속 동작에 최적화
파이프라인 단계	3단	3단	기본 동일
DSP(디지털 신호 처리)	❌ 미지원	✅ 지원 (SIMD, MAC 명령 포함)	오디오·제어·필터링용
FPU (부동소수점 연산)	❌ 미지원	옵션: ✅ 단정밀도(32bit) FPU	MCU 제조사 선택사항 (예: RA4M1엔 FPU 포함)
명령어 세트	Thumb-2	Thumb-2 + DSP 확장	호환성 유지
인터럽트 컨트롤러	NVIC (최대 240개 벡터)	NVIC (최대 240개 벡터)	동일
SysTick 타이머	✅ 있음	✅ 있음	동일
MPU (Memory Protection Unit)	✅ 있음	✅ 있음	동일
Sleep 모드	Sleep / Deep Sleep	Sleep / Deep Sleep	동일
CMSIS 호환성	✅	✅	동일 API 사용 가능
성능 (DMIPS/MHz)	약 1.25	약 1.25~1.5	동일 공정 시 M4가 약간 빠름
주 용도	일반 제어용 MCU (산업, 계측, I/O 제어)	고속 제어, 오디오, 모터 제어, 신호 처리	M4는 DSP/FPU가 필요한 실시간 응용에 강점
대표 MCU 예시	STM32F1, LPC1768, NXP Kinetis L	STM32F3, STM32F4, Renesas RA4, NXP Kinetis M	상위 세대 MCU 대부분 M4 채택

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🔹 핵심 차이 요약

구분 Cortex-M3 Cortex-M4

DSP 명령	❌ 없음	✅ 있음 (Multiply-Accumulate, SIMD)
부동소수점(FPU)	❌ 없음	✅ 선택적 (MCU 설계에 따라 내장)
성능 지향성	일반 MCU용	신호처리/제어용
대표 예	STM32F103 (예: Nucleo-F103RB)	Renesas RA4M1 (UNO R4), STM32F407 등

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🔹 실무적 비교 (UNO R4 vs NUCLEO 예시로 보면)

항목 UNO R4 (RA4M1, M4F) NUCLEO-F103RB (M3)

DSP / FPU	✅ 지원 (FPU 포함)	❌ 없음
클록	48 MHz	72 MHz
실수 연산	하드웨어 FPU로 빠름	소프트웨어로 느림
오디오/필터 처리	가능 (DSP 명령어)	비효율적
제어/센서 처리	효율적 (M4 최적화)	기본 수준

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✅ 정리

Cortex-M4는 Cortex-M3를 완전 상위 호환하며,
DSP 명령어와 FPU를 추가하여 실시간 제어 및 신호 처리 성능이 대폭 향상된 버전입니다.

둘 다 명령어 수준에서 호환되므로, M3용 펌웨어는 M4에서도 대부분 그대로 동작합니다.