CPU의 구성요소: ALU와 제어장치

CPU의 구성요소: ALU와 제어장치

 

CPU 구조

 

CPU는 메모리에 저장된 명령어를 읽고, 해석하고, 실행하는 장치로 크게 ALU, 레지스터, 제어장치로 구성되어 있다.

 

제어장치는 명령어를 읽고 해석하는 일을, ALU는 계산을, 레지스터는 임시 저장장치로서 작동한다.

 

ALU

• 레지스터를 통해 피연산자를 받아들이고, 제어장치로부터 제어 신호(수행할 연산 알려줌)를 받음
• input: 제어신호, 피연산자
• 피연산자, 제어신호를 이용해 다양한 연산 수행
• output: 연산 결과, 플래그
• 연산결과를 레지스터에 임시 저장(CPU>메모리보다 CPU>레지스터가 더 빠르기 때문)
• 플래그를 플래그 레지스터에 저장

 

cf. 플래그(flag)

연산 결과에 대한 추가적인 상태 정보

부호 플래그	연산 결과의 부호 표현	1: 계산 결과 음수 0:계산 결과 양수
제로 플래그	연산 결과가 0인지 여부 표현	1: 연산 결과 0 0: 연산 결과 0 아님
캐리 플래그	연산 결과 올림수, 빌림수 발생했는지	1: 올림수/빌림수 발생 0: 발생안함
오버플로우 플래그	오버플로우(연산결과>레지스터용량) 발생했는지	1: 오버플로우 발생 0: 발생안함
인터럽트 플래그	인터럽트가 가능한지	1: 인터럽트 가능 0: 인터럽트 불가능
슈퍼바이저 플래그	커널모드로 실행중인지, 사용자 모드로 실행중인지	1: 커널모드 0: 사용자모드

 

제어장치

• 명령어를 해석하고 제어 신호를 내보냄
• 제어신호: 컴퓨터 부품을 관리하고 작동시키기 위한 전기신호
• 플래그레지스터에서 플래그를, 명령어 레지스터에서 명령어를, 제어버스로부터 제어신호를 받음
• input: 명령어, 클럭, 플래그, 제어 신호
• output: 제어 신호

• cpu 외부 전달 제어 신호
  • 메모리에 전달하는 제어 신호
  • 입출력장치에 전달하는 제어 신호
• cpu 내부 전달 제어 신호
  • ALU에 전달하는 제어 신호
  • 레지스터에 전달하는 제어 신호

 

cf. 클럭(clock)

컴퓨터의 모든 부품을 일사불란하게 움직일 수 있게 하는 시간 단위

클럭의 주기에 맞춰 박자대로 작업 수행