230817 CPU와 메모리

230817 CPU와 메모리

 

CPU와 메모리

CPU

컴퓨터에서 처리를 담당하는 “중앙 처리 장치”. 계산을 잘하지만 다른 지능적인 행위를 하지 못한다

CPU - ALU

“산출 처리 장치(arithmetic logic unit)” : 산술이나 논리같은 수학적 연산

AU (산술 장치) + LU (논리 장치)를 합친 디지털 회로

정수 산술 연산: 더하기, 빼기, 부호 뒤집기, 증가, 감소 등

비트 논리 연산: OR AND NOT 등

CPU - CU

“제어 장치(control unit)” : 프로세서의 작업을 제어(=지시를 받아서 명령어로 디코딩)하는 회로

BUS

컴퓨터에서, 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 통로

물리적(하드웨어), 추상적(소프트웨어)인 요소를 모두 포함

“내부 버스”: 메인보드에 연결된 메모리 입출력 장치, CPU 간에 데이터 통신과 같이 컴퓨터 내부 요소 간 통신

“외부 버스”: usb로 연결되는 장치, 프린터와 같이 외부 장치를 컴퓨터에 연결하는 통로

레지스터

작업을 빠르게 처리하기 위한 CPU의 고속 메모리

처리 속도: 레지스터(CPU) >캐시(주) > RAM(주) > 하드디스크(보조)

캐시 메모리

메인 메모리에서 데이터 접근하는 시간을 줄이기 위한 메모리

CPU에서 자주 사용하는 데이터나 명령을 저장하여 CPU 성능 향상

RAM과 CPU 사이에서 버퍼 역할

CPU 메모리보다 싸고 메인 메모리보다 비싸다

L1은 L2보다 비싸지만 빠르고 용량이 크다.

L2도 L3에 비해 비싸지만 용량이 크다

주 기억장치

RAM은 휘발성 메모리로 전원이 공급되지 않으면 데이터가 사라진다.

“동적 메모리(DRAM;RAM)”: 전원이 계속 공급되어도 재충전을 주기적으로 해야만 내용을 유지할 수 있는 메모리이다.

보조 기억장치

“하드디스크(HDD), 솔리드스테이드드라이브(SSD):” 보조 기억장치로 주 기억장치보다 속도가 느리지만 전원이 공급이 중단되어도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리로 데이터를 오래 저장할 수 있다

CPU 동작

1. 인출(fetch)

프로그램 메모리에서 명령을 검색하고 다음 명령의 주소를 식별

2. 해독(decode)

메모리에서 받아온 명령을 제어 신호로 변환(명령코드)

“명령 코드(opcode;operation code)”: 명령어를 부호로 나타낸 기계어

3. 실행(execute)

제어 신호에 의해 CPU의 다양한 부분이 활성화, 비활성화 되면서 작업을 처리하고

일반적으로 클럭 펄스에 대한 응답 으로 작업이 완료되고,

다음 명령어에서 빠른 접근을 위해 CPU 레지스터에 결과가 기록된다

4. 반영(write back)

결과를 메모리에 쓰기