[Computer Architecture] CPU

CPU (Central Processing Unit): 중앙처리장치

 

 

CPU 구성 요소

• ALU (Arithmetic Logic Unit): 산술논리연산장치
  • 계산을 하는 역할; 계산기
• 레지스터 (Register)
  • 프로그램을 실행하는데 필요한 값들을 임시로 저장
• 제어장치 (Control Unit)
  • 제어 신호 (Control Signal) 이라는 전기 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치
  • 제어 신호 (Control Signal): 컴퓨터 부품을 관리하고 작동시키기 위한 일종의 전기 신호

 

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ALU

• Input
  • 레지스터를 통해 피연산자를 받아들임
  • 제어장치로부터 수행할 연산을 알려주는 제어신호를 받아들임
• Output
  • 레지스터에 결과 값을 일시적으로 저장
    • CPU 에서 메모리에 직접 접근하는 속도가 느리기 때문에, 모든 결과 값을 다 메모리에 저장한다면 속도가 느려질 수 있음
  • 연산 결과에 대한 추가적인 상태정보를 담은 플래그 (flag)

 

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제어장치

• Input
  • 클럭 신호를 받아들임
    • 클럭 (clock): 컴퓨터의 모든 부품이 일사분란하게 움직일 수 있게 하는 시간 단위
  • 명령어 레지스터로부터 명령어를 받아들임
  • 플래그 레지스터로부터 플래그 값을 받아들임
• Output
  • CPU 외부에 전달하는 제어 신호
    • 제어 버스로 제어 신호를 보냄
  • CPU 내부에 전달하는 제어 신호

 

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레지스터

• 프로그램 카운터
  • 메모리에서 읽어들일 명령어의 주소를 저장
• 명령어 레지스터
  • 메모리에서 읽어들인 명령어를 저장
• 메모리 주소 레지스터
  • 메모리의 주소를 저장하는 레지스터
• 메모리 버퍼 레지스터
  • 메모리와 주고받을 값을 저장하는 레지스터
• 플래그 레지스터
  • ALU 연산 결과에 따른 플래그를 저장
• 범용 레지스터
  • 다양하고 일반적인 상황에서 자유롭게 사용가능함
  • 데이터와 주소 모두 저장 가능
• 스택 포인터
  • 스택의 꼭대기를 가리키는 포인터
  • 메모리 안에 스택 영역이라고 하는 부분이 있음
• 베이스 레지스터
  • 오퍼랜드와 베이스 레지스터 값을 더하여 유효 주소를 얻는 방식