[컴퓨터구조]1주차_CPU

01. 구성요소 속도 &  용량 비교

1.  CPU 레지스터
2. 캐시기억장치  : Static Ram
3. 주기억장치 : Dynamic Ram
4. 보조기억장치 : 하드디스크, 플로피 디스크, 자기테이프

 

1->4 순서로, 1번이 가장 속도가 빠르고, 가격이 비싸며,

4->1 순서로, 4번이 가장 용량이 크다.

 

02. CPU 구성 요소

• ALU (연산장치 , Arithmetic Logic Unit)
• 제어장치(컨트롤유닛; Control Unit)
• 레지스터(register)
• 버스

cpu 구성요소

1. ALU (연산장치)

실제 연산을 담당하는 ALU 블록,   연산은 산술연산과 논리 연산 2가지로 나뉜다.

**구성요소

가산기, 보수기, 누산기, 시프터, 데이터 레지스터, 오버플로우 검출기, 상태 레지스터 등으로 구성되어 있다.

- 가산기 : 2개 이상의 수의 합 계산

- 보수기 : 뺄셈 계산

- 누산기 : 산술과 논리연산의 중간 값을 임시적으로 보관하기 위한 레지스터

- 시프터 : 2진수 자리를 왼쪽, 오른쪽 이동

- 데이터 레지스터 : 연산을 위한 데이터를 임시적으로 저장하는 레지스터

- 오버플로우 검출기 : 해당 레지스터의 용량 초과시, 검출

- 상태 레지스터 : 데이터 상태를  기억하는 레지스터

 

 

2. 제어장치(컨트롤유닛)

명령어를 해석하고, 그 해석된 결과에 따라 적절한 신호를

CPU의 다른블록에 보내는 일

( 명령어 해독기 : 명령어 레지스터에 있는 명령어 연산코드 필드를 전달받아, 해독/ 수행할 연산을 결정해서 연산장치에 전달. )

 

**명령어 형식

 연산코드 + 기억장치 주소

- 연산코드 : 수행되어야 할 연신이 지정되어 있는 필드.

- 기억장치 주소 : 해당 연산을 수행할 때 데이터가 저장되어 있는 주소. 

 

 

3. 레지스터

주기억장치로 부터 읽어온 명령어와 데이터를 임시적으로  저장하기 위한 조그만한 메모리 공간. 

CPU의 종류에 따라서 그 개수와 형태가 다양함

ALU 처리 결과 데이터를 임시 보관하고, 기억 장치들 중 가장 속도가 빠르다.

** 종류 

• 기억 장치 버퍼 레지스터(MBR): 주기억장치에서 읽어온 명령어를 임시적으로 저장한다. ; 기억장치로 쓰일 데이터나 기억장치에서 읽어온 데이터를 임시적으로 저장함
• 명령어 레지스터 : 기억 장치 버퍼 레지스터의 명령어 저장, 현재 실행중인 명령어 보관
• 기억장치 주소 레지스터 (MAR):  명령어 레지스터에 저장된 *명령어 형식 중 오퍼랜드에 저장된 기억장치의 주소를 저장한다.  
• 프로그램 카운터 :다음에 실행할 명령어들의 주소 저장

*명령어 형식 은 [컴퓨터구조]2주차(1) 컴퓨터 정보표현 글에서 확인 가능함

 

추가적인 정보 기억장치 주소 레지스터 (MAR) : 프로그램 카운터에 저장된 명령어 주소(오퍼랜드에 저장된 기억장치 주소)가 시스템 주소 버스로 출력되기 전에 일시적으로 저장되는 주소 레지스터.  ; 완충제 역할 기억장치 버퍼 레지스터 (MBR) : 기억장치로 쓰일 데이터나 기억장치로 부터 읽어온 데이터를 임시로 저장하는 레지스터, MAR의 실제 콘텐츠(데이터, 명령어) ; 완충제 역할

 

** 과정

register와 제어장치 흐름도

1. 주기억장치RAM에서 명령어를 인출해서 기억장치 버퍼 레지스터(MBR)에 임시적으로 저장한다.  [Fetch]

2. 명령어 레지스터에서 기억장치 버퍼레지스터의 명령어를 저장한다. 

3. 다음에 실행되어야 할 명령어 주소가 프로그램 카운터에 저장된다. 

4. 제어장치(명령어해독기)는 명령어를 해석한다. 

5. 제어장치에서 발생된 제어신호에 의해 ALU 동작

 

 

 

 

 

  +CPU 명령어 수행과정

Fetch : 메모리상(RAM)에 존재하는 명령어를 CPU로 가져옴  // RAM -> CPU Decode : 가져다 놓은 명령어를 CPU가 해석(분석)하는 단계  // CPU(의 제어장치)가 명령어 해석   Execute : 해석된 명령어를 산술/논리 연산장치(ALU) 통해 실행하는 단계  //  CPU의 ALU로 실행   Store : 수행결과를 주기억장치(RAM)에 저장  //RAM에 저장

 

4. 버스 

CPU 내에서 ALU와 레지스터 간의 데이터 이동을 위한 통로

**구성

• 데이터 버스     :  데이터 (명령어 & 피연산자)이동을 위한 버스
• 주소 버스         :  데이터 출발지 또는 목적지의 메모리 주소를 전달하는 버스
• 제어 버스         :  데이터버스와 주소버스를 제어하기 위한 버스 

 

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위의 내용으로 만든 문제 와 답안

[컴퓨터구조 WEEK1]27기김혜민_문제.docx

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[컴퓨터 구조 WEEK1]27기김혜민_답안.docx

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