중앙처리장치

• 인간으로 따지면 두뇌에 해당하는 것으로 CPU라고 부름
• 연산 장치, 제어 장치, 레지스터
• 연산 장치
  • 산술연산과 논리연산을 수행, 두가지를 모두 수행하기 때문에 산술논리연산장치라고도 말함
  • 연산에 필요한 데이터를 레지스터에서 가져오고, 연산 결과를 다시 레지스터로 보냄
• 제어 장치
  • 명령어를 순서대로 실행할 수 있도록 제어하는 장치
  • 주기억장치에서 프로그램 명령어를 꺼내 해독한 다음, 해독한 결과에 따라 명령어 실행에 필요한 제어 신호를 기억장치, 연산장치, 입출력장치로 보냄
• 레지스터
  • CPU의 속도와 비슷한 고속의 기억장치
  • 명령어 주소, 코드, 연산에 필요한 데이터, 연산 결과 등을 임시로 저장
  • 범용 레지스터와 특수 목적 레지스터로 구분됨
  • CPU 종류에 따라 사용할 수 있는 레지스터의 개수와 크기가 다름
  • 범용 레지스터: 연산에 필요한 데이터나 연산 결과를 임시로 저장
  • 특수 목적 레지스터: 특별한 용도로 사용하는 레지스터로, 용도와 기능에 따라 구분
    • 메모리 주소 레지스터(MAR): 읽기와 쓰기 연산을 수행 할 주기억장치의 주소를 저장
    • 프로그램 카운터(PC): 다음에 수행할 명령어의 주소를 저장
    • 명령어 레지스터(IR): 현재 실행 중인 명령어를 저장
    • 메모리 버퍼 레지스터(MBR): 주기억장치에서 읽어온 데이터나 주기억장치에 저장할 데이터를 임시로 저장
    • 누산기(AC): 연산 결과를 임시로 저장

중앙처리장치(CPU)의 동작 과정

1. 주기억장치는 입력장치에서 입력받은 데이터 또는 보조기억장치에 저장된 프로그램을 읽어온다.
2. CPU는 프로그램을 실행하기 위해 주기억장치에 저장된 프로그램 명령어와 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 주기억장치에 저장
3. 주기억장치는 처리 결과를 보조기억장치에 저장하거나 출력장치로 내보낸다.
4. 제어장치는 1~3과정에서 명령어가 순서대로 실행될 수 있도록 각 장치를 제어한다.

명령어 세트

명렁어 세트란 CPU가 실행할 명령어의 집합으로서 CPU에 따라 형식과 종류가 서로 다르다. 명령어는 실행할 연산을 나타내는 **연산코드(Operation Code)**와 연산에 필요한 데이터나 데이터의 저장 위치를 나타내는 **피연산자(Operand)**로 구성된다.

연산코드(OP Code)

연산코드는 실행하는 연산의 종류에 따라 4가지 기능으로 나뉨

• 연산 기능: 사칙연산, 시프트, 보수 등의 산술연산과 논리곱, 논리합, 부정 등의 논리연산을 수행
• 제어 기능: 조건 분기와 무조건 분기 등을 사용하여 명령어의 실행 순서를 제어
• 데이터 전달 기능: 레지스터와 레지스터 사이, 레지스터와 주기억장치 사이에서 데이터를 전달
• 입출력 기능: 프로그램과 데이터를 주기억장치에 전달하고, 연산 결과는 출력장치로 전달