중앙처리장치(CPU) 작동 원리

CPU는 컴퓨터에서 가장 핵심적인 역할을 수행하는 부분.
CPU내에는 연산 처리가 가능한 수십억개의 Mosfet이라고 불리는 트랜지스터가 들어가 있습니다.

연산장치, 제어장치, 레지스터 3가지로 구성됨.

• 연산 장치
  산술연산과 논리연산 수행
  연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져옴
  연산의 결과를 다시 레지스터로 보냄

• 제어 장치
  명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어
  명령어 해독 및 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입・출력장치로 보냄
  또한 이들 장치가 보낸 신호를 받아, 다음에 수행할 동작을 결정함
  

• 레지스터(저장)
  연산에 필요한 데이터, 연산 결과, 명령어 주소, 코드 등을 임시로 저장
  용도에 따라 분류됨
  - 특수목적 레지스터 : 특별한 용도로 사용하는 레지스터
  - 범용 레지스터 : 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장

특수 목적 레지스터

• 메모리 주소 레지스터(MAR)
  - 읽기와 쓰기 연산을 수행할 주기억장치 주소 저장
• 프로그램 카운터(PC)
  - 다음에 수행할 명령어 주소 저장
• 명령어 레지스터(IR)
  - 현재 실행 중인 명령어 저장
• 메모리 버퍼 레지스터(MBR)
  - 주기억장치에서 읽어온 데이터 or 저장할 데이터 임시 저장
• 누산기(AC)
  - 연산 결과 임시 저장
  

CPU의 동작 과정

1. 주기억장치는 입력장치에서 입력받은 데이터 또는 보조기억장치에 저장된 프로그램을 읽어옴
2. CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주기억장치에 저장
3. 주기억장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 보냄

• 제어장치는 1~3 과정에서 명령어가 순서대로 실행되도록 각 장치를 제어