항해 99 TIL-10 중앙 처리 장치 (CPU)

Central Processing Unit (중앙 처리 장치)

→ 프로그램을 실행하기 위해 메인 메모리에서 명령어를 인출하여 해독하고 실행한다.

1. 연산
   • 덧셈, 뺄셈, 곱셈 등의 산술 연산과 논리곱, 논리합, 부정 등의 논리 연산을 수행
2. 제어
   • 명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어
3. 저장
   • 연산에 필요한 데이터, 연산 결과, 명령어 주소 등을 임시로 저장

cpu의 구조

1. 레지스터(Register)
   • CPU 내부에 있는 메모리
   • 명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장
   • 고속 기억장치
   • 다양한 종류가 있음(PC, IR, MBR 등)
2. 제어 장치(Control Unit)
   • 각 장치들의 동작을 결정하는 신호를 보낸다.
   • 주기적장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독하고, 그 결과에 따라 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력 장치로 보냄
3. 연산장치(ALU, Arithmetic Logic Unit)
   • 산술 및 논리 연산 수행

핵심 특수 목적 레지스터

• 메모리 주소 레지스터(MAR) : 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주기억장치의 주소를 저장
• 프로그램 카운터(PC) : 다음에 수행할 명령어의 주소를 저장
• 명령어 레지스터(IR) : 현재 실행 중인 명령어를 저장
• 메모리 버퍼 레지스터(MBR) : 주기억장치에서 읽어온 데이터나 주기억장치에 저장할 데이터를 임시로 저장
• 누산기(AC) : 연산 결과를 임시로 저장

cpu의 동장 과정

1. 주기억장치는 입력장치에서 입력 받은 데이터 또는 보조기억장치에 저장된 프로그램 읽어옴
2. CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주기억장치에 저장한다.
3. 주기억장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 보낸다.
4. 제어장치는 명령어가 순서대로 실행되도록 각 장치를 제어한다.

CPU 클럭 주파수 (Clock Frequency)

CPU clock frequency 는 CPU 동작 속도를 의미하고, '초당 사이클'을 의미한다.  (단위는 Hz)

(사이클은 명령어가 요구하는 동작 들을 수행하는 단위)

Clock Frequency	1초 기준 사이클의 수	1 사이클 기준 걸리는 시간
1 Hz	1초에 1개의 사이클을 수행	1개의 사이클을 수행하는데 걸리는 시간은 1초
100 Hz	1초에 100개의 사이클을 수행	1개의 사이클을 수행하는데 걸리는 시간은 1/100 초

clock speed

출처: https://technote.kr/309 [TechNote.kr]