[CS / CA] CPU 작동원리

CPU의 동작 과정

1. 보조기억장치에서 저장된 프로그램을 읽거나, 입력장치에서 입력받은 데이터를 주기억장치에서 읽음
2. 주기억장치에서 읽어온 데이터를 CPU가 읽고 처리한 후 다시 주기억장치로 보낸 후 저장
3. 주기억장치는 연산된 데이터를 출력장치에 보내거나 보조기억장치에 저장
4. 제어장치는 일련의 1~3 과정에서 명령어가 순서대로 잘 실행되도록 제어하는 역할 수행

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CPU의 명령어

1. 연산코드 : 실행할 연산을 나타냄
   • 연산 기능 : 산술연산과 논리연산 수행
   • 제어 기능 : 조건 분기와 무조건 분기 등을 사용해 명령어의 실행 순서를 제어
   • 데이터 전달 기능 : 레지스터 - 레지스터, 레지스터 - 주기억장치 사이에데이터 전달
   • 입출력 기능 : 프로그램과 데이터를 주기억장치에 전달하고, 연산 결과는 출력장치에 전달
2. 피연산자
   • 주소 : 기억장치 혹은 레지스터 주소 저장
   • 숫자/문자 : 숫자는 정수, 고정 소수점 수, 부동 소수점 수 및 각각의 코드로 저장되고 문자는 아스키코드로 저장
   • 논리 데이터 : 참 또는 거짓을 표현할 때 사용, 비트나 플래그로 저장

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명령어 사이클

CPU가 주기억장치에서 한 번에 하나의 명령어를 인출하여 실행하는데 필요한 일련의 활동

 🙋 인출, 실행 사이클은 항상 수행되지만, 간접, 인터럽트 사이클은 주소 지정방식이 필요할 때나 인터럽트 요구가 있을 때만 실행된다.

• 인출 사이클
  1. 프로그램 카운터에 저장된 주소를 메모리 주소 레지스터로 전달
  2. 메모리 주소 레지스터에 저장된 내용을 토대로 주기억장치의 해당 주소에서 명령어를 인출
  3. 인출한 명령어를 메모리 버퍼 레지스터에 저장
  4. 다음 명령어를 인출하기 위해 프로그램 카운터 값 증가
  5. 메모리 버퍼 레지스터에서 저장된 내용을 명령어 레지스터에 전달
• 실행 사이클
  1. 명령어 레지스터의 내용을 메모리 주소 레지스터로 전달
  2. 메모리에 저장된 데이터 값을 메모리 버퍼 레지스터에 저장
  3. 누산기에 저장된 값에 연산(산술 혹은 논리) 실행
• 간접 사이클
• 인터럽트 사이클

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