09 CPU 내부 구조와 레지스터

CPU 구성요소

컴퓨터에서 데이터 처리 동작을 수행하는 부분을 중앙 처리 장치(Central Processing Unit)라고 한다. CPU는 Register Set, Arithmetic Logic Unit 그리고 Control Unit으로 구성된다.

CPU 내부 구조

위에서 언급한바와 같이 Register Set(IR, SR, WR, GR, ...)과 ALU(PC, Decoder) 그리고 Control Unit이 다음과 같이 관계를 형성하는 것을 볼 수 있고 PC(Program Counter)에 의해 해당되는 코드를 해독하여 MAR(Memory Address Register)에 R/W를 위해 해당되는 기억장치 주소를 저장한다. 이후 MBR(Memory Buffer Register)에서 메모리 전달 직전 기억장치에 R/W에 활용될 데이터를 저장하는데 사용한다.

PC

Program Counter는 프로그램 계수기라고도 하며 다음 수행될 명령이 들어있는 주 기억장치의 주소를 기억하고 있는 레지스터이다. 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.

ID

Instruction Decoder는 명령어 해독기라고도 하며 IR에 들어있는 명령 코드를 해서하는데 사용된다. 각종 명령 코드를 제어 신호화하여 기계 싸이클로 변환 전송한다.

CU

Control Unit은 제어장치로 ID로부터 보내진 신호에 따라 명령어를 실행한다. clock에 의해 발생한다.

GR

General purpose Register는 범용 레지스터로 작업 레지스터에서 DATA가 용이하게 처리되도록 입시로 자료를 저장하는 경우에 사용한다.

WR

Working Register는 작업 레지스터로 산술 논리 연산을 실행할 수 있고 자료를 저장하여 그 결과를 저장한다.

SR

Status Register는 상태 레지스터로 CPU의 상태를 나타내는 특수 목적의 레지스터이다. 연산 결과의 상태와 다음의 내용들을 처리한다.

명칭	축약어	설명
영	Z	Zero
부호	S	Sign
오버플로우	V	oVerflow
캐리	C	Carry
인터럽트	I	Interrupt

각종 레지스터의 명칭과 기능

ADD 명령을 실행 할 때의 레지스터들의 움직임을 다음과 같은 플로우로 나타낼 수 있다. FETCH 부분에서는 실제 연산이 일어나기전 어떤 연산인지 파악하기 위한 과정이며 EXECUTE 과정은 실제 연산이 일어나는 과정이다.