컴퓨터의 구조 - 2

 

1. 컴퓨터

- 전자 부품을 다양하게 조합하여 비트를 조작하는 회로로, 메모리, 입출력, CPU로 나뉘어진다.

- 32비트 컴퓨터는 보통 메모리를 4바이트 덩어리로, 64비트 컴퓨터는 8바이트 덩어리로 구성한다.

 

2. CPU

2.1. 산술 논리 장치 (ALU)

- CPU의 핵심 장치로 산술 계산, 불리언 대수 및 기타 연산을 수행하는 방법을 알고 있는 장치.

 

2.2. 실행장치 (제어 장치)

- 명령어: 어떤 일을 할지 알려주는 비트 패턴

- 프로그램 카운터: 명령어가 들어있는 메모리의 주소가 들어있는 카운터

- 실행 장치는 프로그램 카운터가 가리키는 주소에서 명령어를 fetch한다.

- 누산기: ALU의 연산 결과를 임시로 보관하는 레지스터

 

2.3. 명령어 집합 구성

ㅣ모드 2비트ㅣㅣ명령코드 4비트ㅣㅣ주소 10비트ㅣ

- 모드: 주소 지정 모드 (직접 주소 지정 / 간접 주소 지정 / 즉시 주소 지정)

 

2.4. 데이터 경로와 제어 신호

- 아래 그림은 대략적인 개념을 나타내고 있다. 주소 셀렉터는 3방향 mux, 데이터 셀렉터는 4방향 mux이다. 데이터 버스 및 주소 버스에는 I/O 등이 연결된다.

* 간접 주소 레지스터: 간접 주소 지정 시 메모리에서 읽어온 주소를 저장하는 레지스터

- 프로그램의 실행은 결국 명령어의 fetch와 실행의 연속이다. fetch 및 실행을 수행하기 위한 카운터가 추가적으로 필요하다. 이를 위해 랜덤 논리(Random Logic) 혹은 마이크로코드를 사용한다. 아래는 마이크로코드 기반의 제어 장치이다.

 

2.5. GPU

- 그래픽 처리는 아주 특화된 작업이기 때문에 일반적인 용도에 사용하는 CPU의 모든 기능이 필요하지 않다.

- 그래픽은 병렬화하기 아주 좋은 작업이다.

- GPU는 간단한 처리 장치가 아주 많이 들어 있으며, 메모리 버스의 폭이 넓다.