CPU는 컴퓨터에서 가장 핵심적인 역할을 수행하는 부분
- 연산 장치
산술연산과 논리연산 수행 (따라서 산술논리연산장치라고도 부른다.)
연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보낸다 - 제어 장치
명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어하는 장치
주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독하고, 그 결과에 따라 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력장치로 보낸다 - 레지스터
고속 기억장치
명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장
중앙 처리 장치 종류에 따라 사용할 수 있는 레지스터 개수와 크기가 다르다
용도에 따라 범용 레지스터와 특수 목적 레지스터로 구분된다
- 범용 레지스터 : 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장
- 특수 목적 레지스터 : 특별한 용도로 사용하는 레지스터
특수 목적 레지스터 중 중요한 것
- MAR(메모리 주소 레지스터) : 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주기억장치 주소 저장
- PC(프로그램 카운터) : 다음에 수행할 명령어 주소 저장
- IR(명령어 레지스터) : 현재 실행 중인 명령어 저장
- MBR(메모리 버퍼 레지스터) : 주기억장치에서 읽어온 데이터 or 저장할 데이터 임시 저장
- AC(누산기) : 연산 결과 임시 저장
CPU 동작 과정
- 주기억장치는 입력장치에서 입력 받은 데이터 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램을 읽어온다.
- CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주기억장치에 저장한다.
- 주기억장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 보낸다.
- 제어장치는 1~3 과정에서 명령어가 순서대로 실행되록 각 장치를 제어한다.
명령어 세트란?
🔎 CPU가 실행할 명령어의 집합
- 연산 코드 + 피연산자로 이루어졌다.
- 연산 코드 : 실행할 연산
- 피연산자 : 필요한 데이터 or 저장 위치
CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에서 명령어를 순차적으로 인출하여 해독하고 실행하는 과정을 반복한다.
CPU가 주기억장치에서 한 번에 하나의 명령어를 인출하여 실행하는데 필요한 일련의 활동을 '명령어 사이클'이라고 말한다.
- 명령어 사이클은 인출/실행/간접/인터럽트 사이클로 나누어진다.
- 주기억장치의 지정된 주소에서 하나의 명령어를 가져오고, 실행 사이클에서는 명령어를 실행한다.
- 하나의 명령어 실행이 완료되면 그 다음 명령어에 대한 인출 사이클이 시작된다.
인출 사이클과 실행 사이클에 의한 명령어 처리 과정
- PC에 저장된 주소를 MAR로 전달
- 저장된 내용을 토대로 주기억장치의 해당 주소에서 명령어 인출
- 인출한 명령어를 MBR에 저장
- 다음 명령어를 인출하기 위해 PC 값 증가
- 메모리 버퍼 레지스터(MBR)에 저장된 내용을 명령어 레지스터(IR)에 전달
📢 인출 사이클에서 가장 중요한 부분은 PC(프로그램 카운터)값이 증가하는 것이다.
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