(3)CPU 구조

오늘의 포스팅은 CPU의 구조입니다.

CPU 란 Central Process Unit 즉, 중앙 처리 장치라는 놈으로, 컴퓨터의 핵심요소라면 핵심 요소라 할 수 있습니다. 

CPU는 기억 장치에 저장되어 있는 프로그램 코드인 '명령어'들을 실행함으로써 프로그램을 수행하게 됩니다.

여기서 프로그램을 수행할 때, 다음과 같은 5가지 과정을 거칩니다

1)Instruction Fetch

2)Instruction Decode

3)Data Fetch

4)Data Process

5)Data Store

여기서 1~2 번과정은 모든 명령어들에 대해 공통적으로 수행되지만, 3~5 은 명령어에 따라 필요한 경우에만 수행된다는 것을 알아두시기 바랍니다.

이번 포스팅에서는 CPU의 기본구조에 대해서만 알아볼 것이고, 다음 포스팅에서 명령어의 실행을 하고, 어떻게 하면 좀더 빠르게 사용할 수 있을지에 대한 방법을 제시하도록 하겠습니다(아실분들은 아시겠지만 파이프 라인에 대해 포스팅할겁니다.)

CPU는 ALU, Register set, CU(control Unit; 편의점이름아닙니다;;죄송합니다)로 구성되는데 각각의 특징을 살펴보고 가도록 하겠습니다

ALU

-각종 산술 연산들과 논리 연산들을 수행하는 회로들로 이루어진 하드웨어 모듈

-논리 연산 ~>AND, OR, NOT

-산술 연산 ~ >+,-,*,/ 등의 사칙연산

레지스터

-CPU 내부에 위치한 기억장치

-액세스 속도가 컴퓨터의 기억 장치들중 가장 빠름

-내부 회로가 복잡해서 비교적 큰 공간을 차지해서, 많은 수의 레지스터들을 CPU 내에 포함시키기는 힘듬

CU

-프로그램 코드를 해석하고, 그것을 실행하기 위한 제어 신호들을 순차적으로 발생하는 하드웨어 모듈

-즉, 명령어 실행에 필요한 각종 정보들의 전송 통로와 방향을 지정해주고, CPU 내부 요소들과 시스템 구성 요소들의 동작 시간도 결정해준다.

-제어 신호들의 종류와 발생 시간은 명령어마다 서로 다르기 때문에 CPU가 제공하는 명령어들의 수가 많아 질수록 제어 유니트의 내부 회로는 더복잡해진다

~>여기서 이와 같은 복잡도를 줄이기위해 제어 유니트 동작을 '소프트웨어'로 처리하는것을 '마이크로 프로그래밍'이라 하고, '하드웨어'만으로 명령어를 실행할 수 있도록 하는것이 'RISC'입니다 (참고로 하드웨어가 소프트웨어보다 속도가 빠릅니다)

[CPU 내부 구조 및 시스템 버스 접속]

~>내부 버스의 선들은 외부 시스템 버스와는 직접 연결되지 않으며, 반드시 '버퍼 레지스터' 혹은 '인터페이스 회로'를 통해 시스템 버스와 접속된다는 것을 명심하시기 바랍니다.