21-3 컴퓨터 구조의 설계
컴퓨터 하드웨어의 구성
입력 ↔ 처리 ↔ 출력
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저장 (주/보조 기억장치)중앙처리장치 - CPU (central processing unit)
주기억장치 - Memory (RAM/ROM)
보조기억장치 - Storage (HDD, SSD, optical discs, magnetic tapes, ...)
입출력장치 - I/O Devices (keyboard,mouse, display, printer, network, ...)
중앙처리장치 (CPU)
CPU 내부 bus
제어장치
─────────┬─────────┴─────────┬────────
산술논리연산장치 레지스터
(ALU) (register)
제어장치 - 명령어를 해석하여 그 실행에 필요한 제어 신호를 발생시킴
ALU - 산술 및 논리 연산 등을 수행
레지스터 - 연산의 대상 (operand)및 연산 결과 등을 저장
명령어 집합 구조
ISA (Instruction Set Architecture)
마이크로프로세서가 인식해서 기능을 이해하고 실행할 수 있는 명령어 (기계어 명령어)들의 집합
다음 같은 것들을 정의
- 중앙처리장치가 표현할 수 있는 자료형
- 중앙처리장치에 명령할 수 있는 기계어 명령어들의 종류
- 주소지정법 (addressing modes)
기계어 명령어는 사람이 알아보기 불편하므로 주로 어셈블리(assembly)로 표현.
같은 ISA를 가지는 컴퓨터에는 (원론적으로)같은 프로그램을 실행할 수 있음.
마이크로아키텍처 (Micro architecture) : 명령어 집합 구조를 물리적으로 구현한 것. 같은 ISA를 서로 다른 microarchitecture로 구현하기도 함 ex) intel vs AMD
명령어의 기능 및 종류
산술 및 논리 연산 명령
- ADD, SUB< MUL, DIV, ...
- AND, OR, NOT, ...
데이터 전송 명령
- 레지스터/메모리/입출력 장치 사이에 데이터 전송
실행 제어 명령
- 프로그램의 실행을 순차에서 벗어나 다른 곳으로 옮김
- 브랜치, 점프, ...
기타
- 인터럽트 제어
- 명령어 실행 권한을 변경
- 기타 등등
CISC vs RISC
CISC (Complex Instruction Set Computing)
- 여러 동작을 한꺼번에 할 수 있는 여러 가지의 명령어들을 제공
- 명령어들의 형식과 길이가 다양하고, 주소 지정 방식도 다양함
- 주로 마이크로프로그램 제어 방식의 프로세서로 구성
RISC (Reduced Instruction Set Computing)
- 고정된 길이의 최소 종류의 명령어들을 제공
- 주소 지정 방식 최소화, Load/Store 방식의 메모리 접근
- 한 클록 사이클에 하나의 명령을 실행할 수 있도록 설계
기억장치(Memory)의 구성
메모리 주소 공간
메모리 내의 매 바이트(byte)마다 독립된 (그리고 연속된) 주소를 부여하는 것이 일반적인 컴퓨터 메모리 조직
