2.[전자계산기] CPU의 구성 (제어장치/연산장치/레지스터)

중앙처리장치?(CPU: Central Processing Unit)

사람의 두뇌와 같으며 컴퓨터 시스템에 부착된 모든 장치의 동작을 제어/명령 실행하는 장치이다.

 

중앙처리장치(CPU)의 구성

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A. 제어장치(Control Unit) : 제어장치는 컴퓨터에 있는 모든 장치들의 동작을 지시 제어 하는 장치이다.

• 제어장치는 명령 레지스터(IR)에서 읽어들인 명령어를 해독 후 해당하는 장치에게 제어 신호를 보내 정확하게 수행하도록 지시한다.
• PC(프로그램 카운터), 명령어 레지스터(IR), 부호기(제어신호 발생기) , 명령어 해독기, 번지 해독기 등으로 구성된다. 
• 용어들이 궁금하다면 ?

  부호기(Encoder)	해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어 신호를 생성하는 회로
  명령어 해독기(Decoder)	명령 레지스터에 있는 명령어를 해독 하는 회로
  번지 해독기	명령 레지스터에 있는 명령어가 가지고 있는 번지(직접/간접)를 해독하는 회로

제어장치의 명령어의 실행 단계?

 인출(fetch)단계 > 간접(indirect)단계 > 실행(Excute)단계 > 인터럽트(Interupt)단계 를 거친다.

 

 

B. 연산장치(ALU : Arithmetic & Login Unit) : 제어장치의 명령에 따라 실제로 연산을 수행하는 장치

• 연산장치가 수행하는 연산에는 산술연산/ 논리연산/ 관계연산/ 이동(shift) 등이 있다.
• 연산장치는 가산기, 누산기(AC: Accumulator), 보수기, 데이터 레지스터, 오버플로 검출기, 시프트 레지스터(Shift Register)등으로 구성된다.
• 용어들이 궁금하다면?

  가산기(Adder)	2진수의 덧셈을 수행하는 회로
  보수기(Complementor)	뺼셈의 수행을 위해 입력된 값을 보수로 변환하는 회로

+연산수행의 단위 (IPS) [LIPS: 초당 1개 / KIPS : 초당 1,000개...]

+오버플로(Overflow)? 연산의 결과값이 기억 워드의 기억 용량을 초과하여 넘쳐나는 상태!

 

 

 

C. 레지스터(Register) : CPU내부에서 처리할 명령어나 연산의 중간 결과값을 임시적으로 기억하는 임시기억장소

• 메모리중에서 가장 속도가 빠르며, 새로운 데이터가 전송될 시 기존 내용은 지워지고 새로운 내용만 기억된다.
• 레지스터는 연산속도 향상을 위해 사용한다.
• 레지스터의 종류와 기능?

  프로그램 카운터, 프로그램 계수기(Program Counter)	다음번에 실행할 명령어의 번지를 기억
  명령 레지스터(IR : Instruction Register)	현재 실행중인 명령의 내용을 기억
  누산기(AC : Accumulator)	연산된 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터(연산의 중심)
  상태 레지스터(Status Register) / PSWR(Program Status Word Register) / 플래그 레지스터(Flag Register)	-시스템 내부의 순간 순간의 상태가 기록된 정보를 PSW라함. -제어장치와 연산장치의 실행 순서를 제어하기 위해 사용되는 레지스터
  메모리 주소 레지스터(MAR : Memory Address Register)	기억장치를 출입하는 데이터의 번지를 기억
  메모리 버퍼 레지스터(MBR : Memory Buffer Register)	기억장치를 출입하는 데이터가 잠시 기억되는 레지스터
  인덱스 레지스터(Index Register)	주소의 변경, 서브루틴 연결 및 프로그램에서의 반복 연산의 횟수를 세는 레지스터
  데이터 레지스터(Data Register)	연산에 사용될 데이터를 기억
  Shift Register	클럭펄스(Clock Pulse)에 의해서 기억된 내용을 왼쪽/오른쪽 으로 1Bit씩 자리를 이동시키는 레지스터

  +클럭펄스(Clock Pulse)? 컴퓨터 내부의 각 장치와 회로의 동작을 일정하게 유지시키기 위해 규칙적으로 발생하는 전기적인 신호의 형태(Hz)