Multi-cycle CPU는 컴퓨터의 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)에서 사용되는 설계 방식 중 하나이다. 이러한 CPU는 명령어의 실행을 여러 개의 클럭 사이클에 나누어 처리한다.
Single-cycle CPU에서는 모든 명령어를 하나의 클럭 사이클 내에서 완료해야 한다. 이는 단순하고 직관적인 설계 방식이지만, 모든 명령어의 실행 시간이 다른 경우에는 효율성이 낮아진다.
반면에 Multi-cycle CPU는 명령어의 실행을 여러 개의 단계로 분할한다. 각각의 단계는 하나의 클럭 사이클에 대응되며, 명령어의 종류와 연산의 복잡성에 따라 단계 수와 클럭 사이클 수가 다를 수 있다. 이렇게 분할된 단계를 통해 복잡한 명령어도 처리할 수 있게 된다.
Multi-cycle CPU의 각 단계는 다음과 같은 역할을 수행한다:
- 명령어 가져오기(fetch): 메모리에서 명령어를 가져온다.
- 명령어 해석 및 레지스터 접근(decode and register access): 명령어를 해석하고 필요한 레지스터에 접근한다.
- 실행(execute): 명령어에 지정된 연산을 실행한다.
- 결과 저장(memory access): 연산 결과를 메모리나 레지스터에 저장한다.
- 다음 명령어 가져오기(fetch next instruction): 다음 명령어를 가져온다.
각 단계는 클럭 사이클 동안 실행되며, 다음 단계로의 전이를 위해 필요한 정보를 저장하거나 전달한다. 이러한 방식으로 Multi-cycle CPU는 다양한 명령어를 효율적으로 처리할 수 있다.
