개요
컴퓨터 구조를 공부해보자 !
컴퓨터공학을 전공했는데 가오 떨어지게 컴퓨터 구조를 모르는건 말이 안된다.
CS를 찬찬히 공부할건데, 그 중 가장가장가장 기초가 되는 CPU의 작동 방식에 대해서 알아보자.
CPU의 기본 구성
CPU는 3가지 요소로 구성되어 있다.
1. ALU Arithmetic Logic Unit : 이름처럼 실제 연산을 수행하는 장치이다.
2. CU Control Unit : 명령어를 받아서 해석하고, 실제 제어 신호로 변환하는 역할을 한다.
3. Register : CPU 내부에 있는 작은 메모리이다. 연산, 제어 시 데이터를 잠시 저장하는 용도로 사용한다.
Control Unit
Control Unit은 ..(이하 CU)
1. 사용자의 명령어를 읽어와서 (Fetch)
2. 그것을 잘 해석한 다음 (Decode)
3. 제어신호로 바꿔서 (Execute; 연산 자체는 ALU가 하긴 함)
실제 연산을 수행하도록 하는 장치이다.
메커니즘
📝
사용자의 프로그램, 혹은 명령어는 메모리(RAM)에 올라가 있다.
성질이 급한 CPU 입장에서 연산을 수행할때마다 메모리에 갔다오는 것을 눈뜨고 봐줄 수 없다.
메모리는 시스템 버스를 타고 다른 마을로 가야 하는 굉장히 멀리있는 동네이기 때문이다.
(정확히 말하면, CPU의 속도에 비해 메모리 조회 속도가 너무 느리기 때문에 매번 CPU가 기다려야만 한다)그래서 수행할 명령어를 레지스터에 담아놓고, 그 레지스터를 조회해서 명령을 수행한다.
여기서 두가지 레지스터가 등장한다.
1. PC Program Counter : 다음에 실행할 명령어의 메모리 주소를 담고 있는 레지스터
2. IR Instruction Register : 지금 실행할 명령어를 담고 있는 레지스터
전체적인 과정은 이렇다.
- PC를 조회해서 다음 명령어가 저장된 메모리 주소를 알아온다.
- 이때 PC는 자동으로 다음 명령어를 가리킨다 (CPU가 순차적으로 실행할 수 있는 이유임)
- 해당 주소의 메모리의 명령어를 가지고 와서 IR에 저장을 해둔다.
- 그 IR에 담긴 명령어를 CU가 해석을 하고, 그에 맞는 제어 신호를 생성해서 시스템 버스에 태워 보낸다.
- 그 제어 신호를 받은 ALU가 그 신호에 맞게 연산을 수행한다.
📝 클럭 신호란?
시스템 동기화를 위한 타이밍 신호똑딱똑딱 이 박자에 맞춰서 장치들이 작동한다.
마치 심장 박동과 같다!
배운 점
- 레지스터라는게 와닿지 않았는데 어떤 용도로 어떻게 사용되는 지 알 수 있었다.
- 어쨌든 내가 키 하나를 누르고 화면 하나를 띄울때마다 이 메커니즘을 기초로 작동한다는 거잖아?
- 조상님들은 진짜 개쩌는거 같다.
