CPU 내부구조
CPU: 데이터 처리 동작을 수행하는 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit)
- Register Set
- Arithmetic Logic Unit
- Control Unit 으로 구성
ALU (Arithmetic Logic Unit) - CPU의 핵심 부분 중 하나로 산술과 논리 연산을 수행하는 연산 회로 집합
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PC(Programm Counter) : 프로그램 계수기라고도 하며 다음으로 수행될 명령이 들어있는 주 기억장치의 주소를 기억하고 있는 레지스터다.
p.s : IC(Instruction Counter) 혹은 LC(Location Counter)라고도 불린다. -
IR: Instruction Register는 명령 레지스터라고도 하며 PC가 지정하는 주소에 기억되어 있는 명령어를 해독하기 위해 존재하는 임시 기억 레지스터이다.
CU(Control Unit) - 입력, 출력, 기억, 연산 장치를 제어하고 명령어를 해독하여 처리할 수 있게 제어신호를 전송하여 수행하게 명령하는 역할을 담당합니다.
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SP (Stack Pointer) : 서브루틴이나 인터럽트 발생시 다시 돌아올 복귀 주소를 저장.
// 서브루틴: 필요시 반복적으로 사용가능한 프로그램
// 인터럽트: 실행 중 다른조건으로 먼저 실행되는 프로그램 -
PSW(Programm State Word) : 프로그램의 순간순간의 상태를 저장.
- CPU는 메모리를 기억하는 능력은 없음 따라서 CPU의 본기능인 연산을 하기 위한 데이터가 필요한데 해당 데이터를 적재하고 있는 곳이 RAM (캐쉬 메모리 존재)
- RAM은 기억하는 데이터 용량은 적으나 속도측면에서 우수함.
- RAM은 현재 유저가 사용중인 프로세스들을 기억하고 있음. (현재 동시다발적으로 구동중인 프로그램들 : 유부트, 엑셀, 크롬 ... )
- RAM의 복잡한 회로를 줄이기 위해 존재하는것이 DRAM (많이 기억, but 속도느 RAM보다 느림)
- 유저가 아무것도 안할 때도 CPU는 'Idle process' 실행 (busy waiting) -> 점유율 : 99-100 %
- CPU 점유율을 IDLE PROCESS를 기준으로 계산함.
- CPU는 항상 100프로 점유율을 유지 (절대 놀지 않음)
- 하드 디스크가 존재하는 이유는 RAM의 경우에는 전원 off시 모든 데이터가 사라지지만 하드디스크는 영구적으로 기억함.
- 속도측면에서는 RAM이 월등하며 DRAM, HDD 순임.
참조 : https://5log.tistory.com/145 (상세한 레지스터 정보와 메모리 구조)
부트스트랩 (중요)
- 컴퓨터 구동시 전기적 신호에 의해 메인보드에 있는 BIOS (Basic Input/Output System)가 실행됨.
- 이후 POST 단계 (Power On Self Test) 를 통해 메모리와 하드디스크, 하드웨어를 자체적으로 점검.
- 펌웨어(EEPROM) 설정 정보를 읽어들이고 부팅에 필요한 정보 획득.
: 펌웨어는 현재 시간이나 하드웨어 정보(BIOS) 를 보관하고 유지하기 위해 쓰는 비휘발성 메모리를 뜻함. - 하드디스크 첫번째 섹터인 MBR (Master Boot Record) 를 검사하고 이를 로드한다.
- 부트로더Boot Loader(LILO/GRUB)가 실행되어 커널을 메모리에 로딩(혹은 적재) 한다.
- 이후 부트로더에 의해 커널이 시작되며 제어권이 OS로 넘어간다.
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