레지스터

레지스터의 정의

레지스터는 프로세서 내부에 내장된 가장 작은 데이터 저장 요소다.

• 프로세서가 직접 접근할 수 있는 메모리 위치
• 명령어, 저장 주소 또는 비트 시퀀스, 개별 문자와 같은 데이터를 저장할 수 있다.

레지스터의 종류

• 누산기 레지스터(Accumulator Register)
  • 계산 결과를 저장하는 레지스터로, 산술 연산 결과가 누적
• 프로그램 카운터(Program Counter)
  • 현재 실행할 명령어의 주소를 저장합니다. 프로그램 흐름을 제어하는 데 사용
• 명령어 레지스터(Instruction Register)
  • CPU가 현재 실행 중인 명령어를 저장하는 레지스터
• 주소 레지스터(Address Register)
  • 메모리에서 데이터를 읽거나 쓸 때 사용할 주소를 저장.
• 일반 목적 레지스터(General-Purpose Register)
  • 여러 작업을 위해 사용되는 레지스터로, 임시로 데이터를 저장하고 연산에 사용

메모리

메모리의 정의

메모리는 컴퓨터 프로그램, 명령어, 데이터를 저장하는 데 사용되는 하드웨어 장치

• 프로세서 내부에 있는 메모리는 주기억장치(RAM)
• 프로세서 외부에 있는 메모리는 2차 기억장치(하드 드라이브)

메모리의 종류

1. 휘발성 메모리(Volatile Memory)
   • 전원이 꺼지면 그 내용을 잃어버리는 메모리
   • RAM(Random Access Memory)
2. 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory)

• 전원이 꺼져도 내용을 유지하는 메모리
• EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)

레지스터와 메모리를 비교해 보자!

레지스터와 메모리의 차이점

항목	레지스터	메모리
설명	레지스터는 CPU가 현재 처리 중인 오퍼랜드나 명령어를 저장한다	메모리는 CPU에서 현재 실행 중인 프로그램이 필요한 명령어와 데이터를 저장한다
데이터 용량	레지스터는 약 32비트에서 64비트의 작은 데이터를 저장한다	컴퓨터의 메모리는 몇 GB에서 TB까지 확장될 수 있다
접근 속도	CPU는 하나의 클럭 사이클에서 하나 이상의 연산을 수행할 수 있는 속도로 레지스터 내용을 조작할 수 있다	CPU는 레지스터보다 느린 속도로 메모리에 접근한다
유형	누산기 레지스터, 프로그램 카운터, 명령어 레지스터, 주소 레지스터 등	메모리의 유형은 RAM 등이다
제어 가능성	레지스터는 제어할 수 있어서 정보를 저장하고 검색할 수 있다	메모리는 거의 제어할 수 없다
속도 비교	레지스터는 메모리보다 빠르다	RAM은 레지스터보다 훨씬 느리다

레지스터, 메모리, 디스크는 어떻게 함께 작동할까?

• 간단한 예시를 통해 알아보자!

🥗 샐러드 만들기

현재 주방에는 다음과 같은 것들이 있다고 하자.

• 냉장고: 샐러드를 위한 채소를 저장하는 곳
• 카운터: 모든 채소를 도마에 올리기 전에 놓는 곳
• 도마: 채소를 자르는 곳
• 레시피: 어떤 채소를 자를지 상세히 적어 놓은 것
• 도마의 모서리: 자른 채소를 더 자르거나 다른 채소와 섞을 때 잠시 보관하는 공간
• 그릇: 샐러드를 섞고 보관하는 곳

샐러드를 만드는 과정은 이렇게 진행된다.

• 채소를 냉장고에서 카운터로 가져온다.
• 레시피에 맞게 일부 채소를 도마에 올리고 자른다.
• 자른 채소를 도마의 모서리에 잠시 두거나 다른 채소와 섞는다.
• 모든 채소를 그릇에 담고 냉장고에 다시 넣거나 식탁에 올린다.

자, 그럼 여기에서 컴퓨터와 연관을 지어보자!

• 냉장고는 2차 저장소(디스크)에 해당한다.
  • 많은 양의 데이터를 오랫동안 저장할 수 있다.
• 카운터는 컴퓨터의 메인보드에 해당한다.
  • 모든 작업은 카운터(컴퓨터 내부)에서 이루어진다.
• 도마는 ALU(산술/논리 연산 장치)에 해당한다.
  • 작업이 도마(ALU)에서 이루어진다.
• 레시피는 제어 장치에 해당한다.
  • 제어 장치는 도마(ALU)에서 무엇을 해야 할지 알려준다.
• 카운터의 공간은 RAM(주기억장치)에 해당한다.
  • 데이터를 빠르게 접근할 수 있는 공간이다.
• 도마의 모서리는 레지스터에 해당한다.
  • 빠르게 접근할 수 있지만, 데이터를 많이 저장할 수 없다.
• 샐러드볼은 임시 레지스터와 같다.
  • 데이터를 보관하거나 다른 곳으로 옮기기 전에 잠시 저장하는 곳이다.
  • 테이블에 올라가거나 아니면 디스크에 저장될 수 있다.