CPU
- 컴퓨터에서 가장 핵심적인 역할을 수행
- 인간의 두뇌에 해당
연산장치(산술논리 연산장치)
- 산술연산과 논리연산 수행
- 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 레지스터로 보냄
제어장치
- 명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어
- 주 기억장치에서 명령어를 꺼내 해독
- 그 결과에 따라 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력장치로 보낸다.
레지스터
- 고속 기억장치
- 명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 결과 등을 임시 저장
- 범용 & 특수목적 레지스터로 구분
범용 - 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장
특수 - 특별한 용도로 사용
특수목적 레지스터
MAR(메모리 주소 레지스터)
- 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주 기억장치 주소 저장
PC(프로그램 카운터)
- 다음에 수행할 명령어 주소 저장
IR(명령어 레지스터)
- 현재 실행 중인 명령어 저장
MBR(메모리 버퍼 레지스터)
- 주 기적장치에서 읽어온 데이터 | 저장할 데이터 임시 저장
AC(누산기)
- 연산 결과 임시 저장
CPU 동작 과정
- 주 기억 장치는 입력장치에서 입력받은 데이터 또는 보조기억 장치에 저장된 프로그램을 읽어옴
- CPU는 프로그램 실행을 위해 주 기억 장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주 기억 장치에 저장
- 주 기억 장치는 처리 결과를 보조 기억 장치에 저장하거나 출력장치로 보냄
- 제어장치는 1~3의 과정에서 명령어가 순서대로 실행되도록 각 장치를 제어
명령어 세트
CPU가 실행 할 명령어의 결합
연산코드(operation code) + 피연산자(operand)
연산코드 : 실행 할 연산
피연산자 : 필요한 데이터 | 저장위치
- 연산 코드는 연산, 제어, 데이터 전달, 입출력 기능을 가짐
- 피 연산자는 주소, 숫자/문자, 논리 데이터 등을 저장
- CPU는 프로그램 실행하기 위해 주 기억 장치에서 명령어를 순차적으로 인출하여 해독하고 실행하는 과정을 반복
- CPU가 주 기억 장치에서 한번에 하나의 명령어를 인출하여 실행하는데 필요한 일련의 활동을 '명령어 사이클' 이라고 말함
- 명령어 사이클은 인출/실행/간접/인터럽트 사이클로 나누어짐
주 기억 장치의 지정된 주소에서 하나의 명령어를 가져오고, 실행 사이클에서는 명령어를 실행, 하나의 명령어 실행이 완료되면 그 다음 명령어에 대한 인출 사이클 시작
명령어 처리 과정
- 인출 사이클에서 가장 중요한 부분은 PC값 증가!
- PC에 저장된 주소를 MAR(메모리 주소 레지스터)로 전달
- 저장된 내용을 토대로 주 기억 장치의 해당 주소에서 명령어 인출
- 인출한 명령어를 MBR(메모리 버퍼 레지스터)에 저장
- 다음 명령어를 인출하기 위해 PC값 증가
- MBR(메모리 버퍼 레지스터)에 저장된 내용을 IR(명령어 레지스터)에 전달
T0 : MAR ← PC
T1 : MBR ← M[MAR], PC ← PC+1
T2 : IR ← MBRADD addr 명령어
T0 : MAR ← IR(Addr)
T1 : MBR ← M[MAR]
T2 : AC ← AC + MBR
이미 인출이 진행되고 명령어만 실행하면 되기 때문에 PC를 증가할 필요x
IR에 MBR의 값이 이미 저장된 상태를 의미함
따라서 AC에 MBR을 더해주기만 하면 됨
smilegate megaport infra