CPU 내부 구조와 레지스터

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 CPU의 내부 구조와 레지스터에 대해서 살펴보도록 하겠습니다

바로 시작하겠습니다

 

 

 

CPU 내부 구조와 레지스터들의 유기적 연결

1. CPU 구성요소

2. 각종 레지스터들의 명칭과 기능

 

 

 

3.1 CPU 구성요소

컴퓨터에서 데이터 처리동작을 수행하는 부분을 중앙 처리 장치라고 하며 줄여서 CPU(Central Processing Unit)라고 부른다.

CPU는 레지스터 세트(Register set), 산술논리장치(ALU: Arithmetic Logic Unit) 그리고 제어장치(Control Unit)로 구성된다.

 

흔히 코어라고 하는것이 이 CPU이다.

그리고 플립플롭을 여러개 묶어놓은것이 레지스터라고도 했죠?

레지스터 셋(Register set) : 명령어를 실행하는 필요한 데이터를 보관하는것

Control : 레지스터간 정보전송 감시, ALU(산술논리장치)에게 수행할 동작을 지시

Arithmetic Logic Unit(ALU) : 명령어를 실행하기 위한 마이크로 연산 수행

 

 

<CPU 내부 구조 >

MAR : Memory Address Register로, 기억장치입니다

 

MBR : Memory Buffer Register로, 메모리를 주차장이라고 생각했을 때, 임시저장공간이라고 한다.

MAR의 명령을 받아야한다.(주차장 보면 자리있음 초록색, 자리없음 빨간색으로 표시되듯이 상태를 표시해주는 MAR)

MBR은 스탠바이 하고 있다가 MAR에게 야야 어디로 들어가면 돼? 하고 정보를 넘겨줍니다. 그리고 MAR이 어디로 들어가 라고 하면

이제 그때서야 메모리(주차장)로 들어가는것이죠.

 

I/O채널 : 외부로 정보가 나가거나 외부에서 정보가 들어오는 다리 역할

 

PC : 프로그램 계수기(program counter)로서,

다음에 수행될 명령어가 들어있는 주기억장치의 주소를 기억하고 있는 레지스터입니다. IC(instruction counter: 명령어 계수기) 혹은 LC(location counter: 위치 계수기)라고도 부릅니다.

우리가 기본적으로 사용하고 있는 컴퓨터는 폰노이만 방식의 컴퓨터 입니다.

프로그램과 어떤 일을 시키는 작업지시서 데이터가 같이 들어가 있다는거죠.

그럼 이 작업지시서를 처리할 때 어떻게 하나요?

첫번째줄, 두번째줄 이렇게 차례차례 처리가 되겠죠? 그림에 나와있는 +1은 프로그램을 한줄 한줄 차례차례 진행시켜라 라는것을 의미하기도 합니다.

 

명령 레지스터(Instructor Register) : IR이라고도 하며, 프로그램 계수기(PC)가 지정하는 주소에 기억되어 있는 명령어를 해독하기 위해 임시 기억하는 레지스터

 

상태 레지스터(SR) : status register로서, CPU의 상태를 나타내는 특수 목적의 레지스터 - 연산결과의 상태, 영 Z(zero), 부호 S(sign),

오버플로우 V(overflow), 캐리 C(carry), 인터럽트 I(interrupt)

현재 상태를 체크해주는 레지스터. 덧셈을 하는데 덧셈이 처음단계인지 중간 결과를 저장해줘야 하는 단계인지 이런것들을 체크해줌

 

작업 레지스터(WR) : working register로서, 산술논리연산을 실행할 수 있도록 자료를 저장하고 그 결과를 저장.

처리된 중간값을 기억하는것.(GPR과의 차이점은 ALU에 연결 되어있나?의 차이점이다.)

연산을 할때 맨 아랫자리 수를 연산한 결과가 캐리비트가 발생하면 캐리비트를 기억해둬야할것 아님? 이런것을 기억하는것을 말함.

 

범용 레지스터(GR) : 자료를 저장할때 stack, queue등이 있는데 이건 뒤에 가서 설명해볼게요