Hardware/중앙처리장치 구성, 성능단위, 연산장치, 제어장치, 레지스터 종류, 마이크로 프로세서

1. 중앙처리장치

▶ 중앙처리장치(CPU)의 구성

* 컴퓨터 시스템의 모든 장치의 동작을 제어하고, 명령을 실행하는 장치

* 컴퓨터 시스템의 전체적인 성능을 결정함

* 연산장치, 제어장치, 레지스터로 구성됨

- 레지스터: CPU 내부에 처리할 명령어나 연산의 중간 결괏값 등을 일시적으로 기억하는 임시 기억 장소, 메모리 중에서 속도가 가장 빠름

 

▶ 중앙처리장치의 성능 단위

* MIPS: 1초당 100만 개 단위의 명령어 연산

* FLOPS: 1초당 부동 소수점 연산 명령

* 클럭 속도 (1Hz: 1번 주기가 반복하는 것)

 

▶연산장치(ALU)

*산술 논리 연산을 담당하는 장치로 실제 연산을 수행하는 장치

* 가산기, 보수기, 누산기, 상태 레지스터 등으로 구성

 

▶ 제어장치(Control Unit)

*프로그램 명령을 해독하고 컴퓨터의 모든 동작을 지시, 감독, 제어하는 장치

 

▶레지스터의 종류

*제어장치

- 프로그램 카운터(PC) :다음에 수행할 명령의 번지를 기억

- 명령 레지스터(IR) : 현재 수행 중인 명령의 내용을 기억

- 명령 해독기(디코더): 해독된 명령에 따라 각 장치에 보낼 제어신호를 생성하는 회로

- 부호기(엔코더): 해독된 명령에 따라 각 장치에 보낼 제어신호를 생성하는 화로

- 메모리 번지 레지스터(MAR): 기억장치를 출입하는 CPU의 번지를 기억

- 메모리 버퍼 레지스터(MBR): 기억장치의 데이터를 잠시 기억

 

*연산장치

- 누산기(Accumulator): 연산의 결과를 일시적으로 기억

- 보수기(Complementor): 뺄셈의 수행을 위해 입력된 값을 보수로 변환

- 상태 레지스터: 연산중에 발생하는 여러 가지 상태 값을 기억하는 레지스터

- 데이터 레지스터: 연산에 사용될 데이터를 기억하는 레지스터

 

▶ 마이크로 프로세서

* 제어장치, 연산장치, 레지스터가 한 개의 반도체 칩에 내장된 장치

* 개인용 컴퓨터에서 중앙처리장치로 사용되고 있음

- 마이크로프로세서는 클럭 주파수와 내부 버스의 폭으로 성능을 평가함

- 설계 방식에 따라 RISC와 CISC로 구분됨

- RISC방식은 명령어의 종류가 적어 전력 소비가 적고, 속도도 빠르지만 복잡한 연산을 수행하기 위해서 

명령어들을 반복, 조합해야 아므로 레지스터를 많이 필요로 하고, 프로그램도 복잡하다.

구분	명령어	주소 지정	레지스터	전력 소모	처리 속도	용도
RISC	적음	간단	많음	적음	빠름	서버, 워크스테이션
CISC	많음	복잡	적음	많음	느림	개인용 컴퓨터(pc)