[컴퓨터구조] - CPU 구조 및 연산 동작과정

CPU 구조

 

• Control Unit (CU)
  • 컴퓨터 시스템의 작동을 통제하고 지시하는 장치
  • 메모리(기억장치)로부터 명령어를 얻어 기계어로 변환한 후 만들어 ALU 에게 전달
• Arithmetic and Logical Unit
  • 제어 유닛으로 부터 전달받은 명령어를 바탕으로 사칙연산, 논리합, 논리곱 등의 연산을 수행하고 결과값을 제어 유닛에게 전달함
• Register
  • 중앙처리 장치 내에있는 소규모의 고속 기억장치
  • 명령어 주소와 코드, 데이터를 임시로 저장
  • 레지스터는 메모리 최상위에 위치하며 가장 빠른 속도로 접근 가능한 메모리임
  • 범용 레지스터와 특수 목적 레지스터로 구분됨
    • 특수 목적 레지스터 종류
      • MAR (메모리 주소 레지스터): 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주기억장치 주소를 저장
      • MBR (메모리 버퍼 레지스터): 주기억장치의 내용을 임시로 저장
      • PC (프로그램 카운터)
      • SP (스택 포인터): 스택의 최상위 주소를 저장 (지역변수의 공간을 할당해줄때)
      • AC (누산기): 산술 논리 장치의 연산 결과를 임시로 저장

CPU의 연산

• Fetch: 메모리상의 프로그램 카운터가 가리키는 명령어를 CPU 로 인출하여 적재
• Decode: 제어 유닛에서 명령어를 해석하고 산술논리연산장치에게 전달.
• Execute: 해석된 명령어에 따라서 데이터에 대한 연산 수행
• Writeback: 명령어대로 처리 완료된 데이터를 메모리에 기록

동작 과정

 

• 보조기억장치 혹은 주기억장치에서 저장된 프로그램을 읽어옴
• 주기억장치에서 읽어온 데이터를 CPU가 읽고 처리한 후 다시 주기억장치로 보낸 후 저장
• 주기억장치는 연산된 데이터를 출력장치에 보내거나 보조기억장치에 저장
• 제어장치는 (1) - (3) 과정에서 명령어가 순서대로 잘 실행되도록 제어하는 역할을 함

참고

https://velog.io/@mooh2jj/CS-%EA%B8%B0%EC%88%A0%EB%A9%B4%EC%A0%91-%EB%A6%AC%EC%8A%A4%ED%8A%B8

https://hongcoding.tistory.com/139