[컴퓨터구조] CPU의 기본 구조

김종현 컴퓨터구조론 개정5판 생능출판사, 김종상 컴퓨터시스템구조 제3판 프로텍미디어를 정리, 요약하여 올리는 글입니다.

1. CPU 기본 구조

CPU는 산술논리연산장치(Arithmetic and Logical Unit : ALU)와 레지스터 세트(register set)와 제어 유니트(controll unit)으로 이루어져 있다.

1-1) ALU

- 산술 및 논리 연산들을 수행하는 회로들로 이루어진 하드웨어 모듈이다. 산술은 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 말하며 논리 연산은 AND, OR, NOT, XOR 등등이 있다.

1-2) 레지스터

- CPU 내부에 있는 메모리이다. 레지스터는 CPU 내에 있는 메모리로 엑세스 속도가 컴퓨터 내부 장치들 중에서 가장 빠르다. 하지만 레지스터는 내부 회로가 복잡하고 공간을 크게 차지하기 때문에 많은 수가 아닌 제한된 수의 레지스터만 CPU 내부에 포함되어 있다.

1-3) 제어 유니트

- 프로그램 코드를 해석하고 실행하기 위한 제어 신호들을 발생하는 하드웨어 모듈이다.

- 명령어 실행에 필요한 각종 정보들의 전송 통로와 방향을 지정해주고, CPU 내부 요소들과 시스템 구성 요소들의 동작 시작도 결정해준다.

1-4) CPU 내부 버스

- ALU와 레지스터들 간의 데이터 이동을 위한 데이터 선들과 주소 선들, 그리고 제어 유니트로부터 발생되는 제어 신호들을 전송하는 선들로 구성된다.

- 내부의 버스 선들은 외부의 시스템 버스와는 직접 연결되지 않으며 반드시 버퍼 레지스터 혹은 인터페이스 회로를 통하여 간접적으로 시스템 버스와 접속된다. 이는 CPU의 내외부간의 속도 차이때문에 그렇다.