10. CPU 내부 구조와 명령어 집합

명령어 구성과 실행

명령어 코드는 레지스터 전송문으로 나타나는 기본 컴퓨터의 연산 동작에 필요한 것이다. 컴퓨터 구조는 내부 레지스터, 타이밍과 제어구조 명령어 집합에 의해 정의된다.

레지스터 전송 언어

레지스터에 저장된 데이터의 조작을 위해 실행되는 동작을 마이크로 연산(Micro-operation)이라고 한다. 이는 하나의 클럭 펄스 내에서 실행되는 기본 동작이다.

기본 동작 : Shift, Count, Clear, Load, ...

레지스터 전송 기본 기호

CPU 디자인

CPU 내 다양한 디바이스 간 상호연결이 필수적인데 직접 연결시 연결 복잡도가 장치수의 제곱에 비례하여 부적합하다. 따라서 버스 연결방법을 택하며 버스 관리를 위한 다양한 방법이 존재한다.

버스에 의한 레지스터 상호 연결

멀티플렉스 활용

핑크 박스를 버스라고 볼 수 있으며 멀티플렉스와 같은 원리로 동작한다. 따라서 원하는 레지스터를 선택적으로 결정할 수 있으며 출력은 공통버스를 통해 나간다.

3 상태 버스 버퍼

다음과 같이 3 상태 버ㅓ를 사용하여 버스를 구성할 수도 있다.

CPU 활용 자료구조

CPU에서 자주 활용되는 자료구조는 다음과 같으며 특히 스택이 많이 활용된다.