[OS] CPU란?

CPU(Central Processing Unit) : 중앙처리장치

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CPU는 한마디로 표현하자면 '컴퓨터의 두뇌'와 같은 역할을 담당한다.

'중앙처리장치' 라는 말 그대로 중앙에서 사용자들이 입력한 명령어를 해석하고 연산한 후 그 결과를 제어하는 역할을 담당

-> 중앙에서 모든 데이터를 처리하는 장치라는 의미

 

CPU를 한 줄로 표현해본다면 “연산을 위해 만들어진 수많은 트랜지스터의 집합체"

 

CPU는 내부적으로 크게 3가지로 나눌 수 있다.

1. 연산을 수행하는 산술논리장치(ALU)
2. 제어 명령을 전달하는 컨트롤 장치(CU)
3. 결과 값을 일시적으로 기억하는 레지스터(Register)

 

중앙처리장치의 대표적인 구성장치

• 제어장치(Control Unit) : 컴퓨터에 있는 모든 장치들의 동작을 지시하고 제어하는 장치이다.

제어장치는 명령 레지스터에서 읽어들인 명령어를 해독하여 해당하는 장치에게 제어 신호를 보내 정확하게 수행하도록 지시하는 역할을 한다.

 

- 제어장치의 구성요소

• 명령 레지스터 : 현재 실행중인 명령어의 내용을 기억한다.
• 명령 해독기(Decoder) : 명령 레지스터에 있는 명령어를 해독하는 회로이다.
• 제어신호 발생기, 부호기(Encoder) : 해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어 신호를 생성하는 회로이다.
• 제어 주소 레지스터(CAR) : 다음에 실행할 마이크로명령어의 주소를 저장하는 레지스터로, Mapping의 결과값, 주소 필드, 서브루틴 레지스터의 내용들이 적재되어 있다.
• 제어 버퍼 레지스터(CBR) : 제어 기억장치로부터 읽혀진 마이크로명령어 비트들을 일시적으로 저장하는 레지스터이다.
• 제어 기억장치 : 마이크로 명령어들로 이루어진 마이크로명령어 비트들을 일시적으로 저장하는 레지스터이다.
• 순서 제어 모듈 : 마이크로명령어의 실행 순서를 결정하는 회로들의 집합이다.
• 순차카운터(Sequence counter) : 디코더에 의해 선택된 번호에 해당하는 타이밍신호를 생성한다.

 

• 연산장치(ALU, Artihmetic) : 제어장치의 명령에 따라 실제로 연산을 수행하는 장치이다. 

연산장치가 수행하는 연산에는 산술연산, 논리연산, 관계연산, 이동등이 있으며 연산장치는 가산기, 누산기, 보수기, 데이터 레지스터, 오버플로 검출기, 시프트레지스터등으로 구성되어 있다.

 

• 레지스터(Register) : CPU 내부에서 처리할 명령어나 연산의 중간 결과값 등을 일시적으로 기억하는 임시 기억장소이다.

- 레지스터의 특징

• 레지스터는 플립플롭이나 래치들을 병렬로 연결하여 구성한다.
• 레지스터는 메모리 중에서 속도가 가장 빠르다.
• 레지스터의 크기는 워드를 구성하는 비트 개수만큼의 플립플롭을 구성되며, 여러개의 플립플롭은 공통 클록의 입력에 의해 동시에 여러 비트의 자료가 저장된다. 
• 레지스터를 구성하는 플립플롭은 저장하는 값을 임의로 설정하기 위해 별도의 입력 단자를 추가할 수 있으며, 저장값을 0으로 하는 것을 설정해제(CLR)이라 한다.

 

 

 

 

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