CPU란
CPU는 Central Processing Unit의 약자이고, 중앙처리장치 라고 한다.
인체에 비유했을 떄 인간의 두뇌라고 볼 수 있다.
컴퓨터뿐만 아니라 스마트 워치, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 전자기기에 사용되는 중요한 부품이다.
중앙에서 뭘 처리하는데?
CPU의 기본적인 역할은 연산작업이다.
CPU는 주변기기(키보드, 마우스, 프린터 등)나 컴퓨터 프로그램에서 입력을 받아 필요한 것을 해석하는 역할을 한다.
제어장치, 연산장치, 레지스터
-
제어: 프로그램 명령어 해석 및 동작 지시
명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어한다. 주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독한 다음, 해독 결과에 따라서 명령어 실행에 필요한 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력 장치로 보낸다. -
연산: 산술/논리 연산
덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 산술연산, 논리곱, 논리합, 부정 등의 논리연산을 수행한다. 산술논리연산장치라고도 한다. 연산장치는 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보내서 저장한다. -
레지스터: 명령어/데이터/연산 결과 저장하는 공간
RAM, ROM 등에 비해 더 빠른 기억장치이다. 명령어 주소, 명령어 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장한다. 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 저장하는 레지스터는 범용 레지스터와 특수 레지스터가 있다.
CPU 연산 Fetch -> Decode -> Execute -> Writeback
-
데이터 가져오기(Fetch)
데이터는 이진수(011010..)로 표시되며 RAM에서 CPU로 전달된다.
명령어는 프로그램 카운터(PC)에 의해 보관되며 CPU로 명령어를 가져온다. -
디코딩(Decoding)
명령어를 해석하는 단계이다. 명령어의 종류와 타겟 등을 판단한다. -
실행(Execute)
디코딩된(해석된) 명령어에 따라 데이터에 대한 연산을 수행한다.
결과는 보통 CPU 레지스터에 기록되며, 이 레지스터는 이후 명령문에 의해 참조될 수 있다.
CPU의 동작 과정
1. 보조기억장치에서 저장된 프로그램을 읽거나, 입력장치에서 입력받은 데이터를 주기억장치에서 읽는다.
2. 주기억장치에서 읽어온 데이터를 중앙처리장치(CPU)가 읽고 처리한 후 다시 주기억장치로 보낸 후 저장한다.
3. 주기억장치는 연산된 데이터를 출력장치에 보내거나 보조기억장치에 저장한다.
4. 제어장치는 (1)-(3) 과정에서 명령어가 순서대로 잘 실행되도록 제어하는 역할을 수행한다.
CPU의 클럭, Core와 Thread
클럭, Core와 Thread는 CPU의 성능을 표시하는 단위로 말한다.
클럭
CPU 내부에서 일정한 주파수를 가지는 신호로, 이 신호로 모든 명령어가 동작되게 된다. 그러니깐 예를 들어 4.5Hz라는 것은 초당 45억 번의 명령어를 처리할 수 있다는 말이다. 따라서 클럭 주파수가 빠를수록 제한된 시간에 더 많은 명령을 처리할 수 있기에 더 좋은 성능의 중앙 처리 장치라고 할 수 있다
Core와 Thread
코어는 CPU에 포함된 물리적인 연산 칩의 갯수를 뜻하며,
스레드는 1개의 코어가 계산을 수행할 경우에 하이퍼스레딩(Hyper-threading, HT)기술을 이용해 하나의 코어로 2가지 작업을 동시에 수행할 수 있도록 만든 소프트웨어적인 논리 코어이다.
참고
https://jh91.tistory.com/entry/CPU%EB%9E%80-%EB%AC%B4%EC%97%87%EC%9D%B8%EA%B0%80
https://whitepro.tistory.com/572
https://www.simplilearn.com/what-is-data-article
https://mk28.tistory.com/15
https://hongcoding.tistory.com/139?category=981717
```