04. 프로세서 - 중앙처리장치 구성요소

제1절 프로세서

 

제1항 중앙처리장치 구성요소

실행 파일이 중앙처리장치에서 실행되려면 주 메모리에 탑재되는 과정이 필요하다.

  

(１) 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)

1) 컴퓨터 시스템에 부착된 모든 장치의 동작을 제어하고 명령을 실행하는 장치

2) 제어장치, 연산장치, 레지스터로 구성

 

 

(２) 연산장치(ALU, Arithmetic and Logic Unit)

1) 산술연산, 논리연산등의 연산기능을 수행한다.

2) 상태 플래그 : ALU내의 상태를 표시한다.

3) 이동기 : 데이터를 좌우로 이동한다.

4) 보수기 : 보수 연산

5) 산술 및 부울 로직 : 산술 연산과 논리 연산을 담당한다.

 

(３) 제어장치(Control Unit)

1) 프로그램에 의해 주어진 연산의 순서대로 실행하기 위해 기억, 연산, 입출력장치에 제어신호를 발생한다.

2) 제어장치의 동작

① 1단계: 명령어를 해독 제어장치내의 명령어 레지스터에 저장

② 2단계: 명령어 레지스터에 저장된 명령어를 실행 (명령어 실행단계)

3) 명령레지스터, 명령해독기, 타이밍 및 제어신호을 발생한다.

 

주기억장치에에 기억된 명령을 꺼내서 해독하고, 시스템 전체에 지시 신호를 내리는 것은?   가. 채널(channel) 나. 제어기구(control unit) 다. 연산논리장치(ALU) 라. 입출력 장치(I/O unit)   (답: 나.)

다음 설명 중 옳지 않은 것은?   가. PC는 다음에 실행할 번지를 갖고 있는 레지스터이다. 나. 제어신호는 마이크로 동작이 순서적으로 일어나게 한다. 다. fetch 사이클은 cpu가 메모리에서 명령을 가져오는 사이클이다. 라. CPU의 제어 장치는 명령 레지스터와 신호 발생장치만으로 구성되어 있다.   명령레지스터, 명령해독기, 타이밍 및 제어신호을 발생한다.  (답: 라.)

 

(４) 레지스터(Registers)

1) 프로세서 내부에서 메모리 기능을 수행한다.

2) 레지스터는 컴퓨터 기억장치들 중 액세스 속도가 가장 빠르다.

3) 범용 레지스터, 시스템 레지스터, 상태 레지스터 등으로 구성

 

4) 특수 레지스터와 범용 레지스터 종류.

① 범용 레지스터

• CPU 연산을 빠르게 처리하기 위해 ALU와 직접 연결

• 연산 대상이 되는 오퍼랜드 값을 가진다.

② 특수 레지스터

• 명령어를 실행할 때 필요한 범용 데이터가 아닌 특수한 데이터를 처리하기 위한 레지스터

• 프로그램 카운터(PC), 명령어 레지스터(IR), 상태 레지스터(SR), 메모리 주소 레지스터(MAR), 메모리 버퍼 레지스터(MBR) 등

③ 프로그램 카운터 (PC, Program Counter)

• 인출할 명령어가 있는 메모리의 주소를 갖는 특수 레지스터

• 프로그램 메모리에서 한 개의 명령어 인출이 끝나면, 그 명령어의 크기가 더해진 값으로 자동 변경되어 다음 명령어 인출을 위한 주소를 가진다.

다음에 실행할 명령의 번지를 갖고 있는 레지스터는?   가. MBR 나. MAR 다. IR 라. PC   (답: 라.)

 

④ 명령어 레지스터 (IR, Instruction Register)

• 프로그램 메모리에서 인출된 명령어를 기억하고 있는 특수 레지스터

• 인출된 명령어에는 연산동작(opcode), 연산대상(operand), 연산결과(result) 어드레싱 모드 등의 정보를 설정한다.

⑤ 상태 레지스터 (PSW, Program Status Word)

• 시스템 내부의 순간 상태가 기록된 정보를 PSW라고 한다.

• 명령어를 실행한 후의 연산 결과 정보를 기록한다.

• 기록된 상태 레지스터의 각 비트는 연속되는 다음 명령어 실행에 영향을 미침

컴퓨터 시스템 내부에서 순간 순간의 시스템 상태를 기록하고 있는 특별한 레지스터를 무엇이라고 하는가?   가. interrup 나. machine check 다. psw(program status word) 라. svc 명령   (답: 다.)

 

⑥ 메모리 주소 레지스터 (MAR, Memory Address Register)

• 기억장치를 출입하는 데이터의 번지를 기억하는 레지스터

⑦ 메모리 버퍼 레지스터 (MBR, Memory Buffer Register)

• 기억장치를 출입하는 데이터가 잠시 기억되는 레지스터

⑧ 누산기 (AC, Accumulator)

• 데이터 인출 또는 기록 과정에서 데이터나 주소를 임시로 저장하기 위한 특수 레지스터

 

누산기(AC)에 대한 설명으로 올바른 것은?   가. 연산장치에에 있는 레지스터의 하나로서 연산 결과를 기억하는 장치이다. 나. 기억장치 주변에 있는 회로인데, 가감승제 계산 논리연산을 행하는 장치이다. 다. 일정한 입력 숫자들을 더하여 그 누계를 항상 보존하는 장치이다. 라. 정밀 계산을 위해 특별히 만들어 두어 유효 숫자 개수를 늘리기 위한 것이다.   (답: 가.)

 

⑨ 플래그 레지스터

• CPU 내부에서 방금 행한 연산의 결과로 나타나는 상태 (결과가 0인지, 음수인지, 양수인지), 캐리 및 오버플로의 발생 여부 등의 상태를 나타내는 레지스터

 

레지스터 가운데 명령어를 수행 할 때마다 결과가 0인지 여부, 부호(음수인지 양수인지), 캐리 및 오버플로의 발생 여부 등을 각각 1비트로 나타내며 분기를 결정하는 중요한 역할을 하는 레지스터는?   가. 카운터 레지스터 나. 플래그 레지스터 다. 인덱스 레지스터 라. 주소 레지스터   (답: 나.)

 

CPU의 하드웨어 요소들을 기능별로 분류할 때 포함되지 않는 것은?   가. 연산기능 나. 제어기능 다. 입출력기능 라. 전달기능   (답: 다.)

연산자(OP code)의 수행에 필요한 자료를 보관시켜 놓은 장소로서 적당하지 않는것은?   가. 주기억장치 나. 레지스터 다. 스택 라. 마크네틱 디스크   처음엔 자기디스크(마그네틱 디스크)라는 이름으로 불렸다. 이 때문에 플로우차트심벌은 아직도 데이터베이스나 하드디스크의 심벌 명칭이 마그네틱 디스크이다. 나중에 플로피 디스크가 등장하면서 구별을 위해 딱딱한 디스트, 즉 하드 디스크로 이름이 바뀌었다. (답: 라.)