컴퓨터 구조 #6 - CPU 내부 구성(ALU, 제어 장치)

본 카테고리는 "혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제 (강민철 저)" 책과 강의를 기반으로 작성하였습니다.

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ALU

CPU의 핵심 부품 중 하나로 연산을 담당하는 부품이다.

ALU에서 연산을 하기 위해서는 피연산자와 수행할 연산이 필요하다.

▶︎ 받아들이는 정보

• 제어 장치, 레지스터 ➞ ALU
• 제어 장치 : 제어 신호 보냄
• 레지스터 : 피연산자 보냄

 

▶︎ 내보내는 정보 

• ALU ➞ 레지스터, 플래그 레지스터
• 빠르기 때문에 메모리가 아닌 레지스터에게 보낸다.
• 레지스터 :결과 값
• 플래그 레지스터 : 연산 결과에 대한 부가 정보 (ex: 양수, 음수 플래그, 범위 오버)

 

 플래그 레지스터 :  플래그의  종류

플래그 레지스터

• 부호 플래그 : 연산한 결과의 부호를 나타낸다.
• 제로 플래그 : 연산 결과가 0인지 나타낸다.
• 캐리 플래그 : 연산 결과 올림수나 빌림수가 발생했는지 나타낸다.
• 오버플로우 플래그 : 오버플로그가 발생했는지 나타낸다.
• 인터럽트 플래그 : 인터럽트가 가능한지 나타낸다.
• 슈퍼바이저 플래그 : 커널모드인지, 사용자 모드인지 나타낸다.

 

제어 장치

제어 장치는 말 그대로 CPU를 제어하는 장치로 명령어를 해석하거나, 실행한다. 제어 장치가 어떤 정보를 받아들이고 내보내는지 알아보자.

 

▶︎ 받아들이는 정보 

   (1) 클럭

• 컴퓨터의 모든 부품을 일사불란하게 움직일 수 있게 하는 시간 단위

   (2) 해석할 명령어

• 해석할 명령어는 명령어 레지스터에 저장되어 있다.
• 명령어를 해석해서 적절한 제어 신호를 내보낸다.

    (3) 플래그

• 플래그 레지스터로부터 다양한 플래그 값을 받아들인다.

    (4) 제어 신호

• CPU만이 제어 신호를 보낼 수 있는 것이 아니라, 입출력 장치도 제어신호를 보낼 수 있다.

 

▶︎ 내보내는 정보 

   (1) 제어 신호

 

   1. CPU 내부에 전달

• to 레지스터 : 레지스터간 정보 이동, 값을 저장, 어떤 행동 해라
• to ALU : 연산을 지시하는 제어 신호

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  2. CPU 외부에 전달

• to 메모리 : 읽기, 쓰기
• to 입출력 : 읽기, 쓰기, 제어신호