4장 CPU의 작동 원리

2023. 3. 21. 23:35

ALU가 받아들이는 정보
- ALU는 계산을 하는 부품이기 때문에 피연산자와 수행할 연산이 필요하다.
- 레지스터를 통해 피연산자를 받고, 제어 신호를 통해 연산을 받아들인다.

제어 장치
- 제어 신호를 내보내고, 명령어를 해석하는 부품
- CPU 제조사마다 제어장치의 구현 방식이나 명령어를 해석하는 방식, 받아들이고 내보내는 정보에 조금씩 차이가 있음

제어장치가 받아들이는 정보
- 클럭 신호(clock) : 컴퓨터의 모든 부품을 움직일 수 있게하는 시단 단위
- 해석해야 할 명령어 : CPU가 해석해야 할 명령어는 명령어 레지스터에 저장되어있는데, 이를 받아들임
- 플래그 레지스터 속 플래그
- 시스템 버스, 그중에서 제어 버스로 전달된 제어 신호를 받아들임

프로그램 카운터
- 메모리에서 가져올 명령어의 주소를 저장
- 명령어 포인터라고도 부름
명령어 레지스터
- 방금 메모리에서 읽어 들인 명령어를 저장하는 레지스터
- 제어장치가 명령어 레지스터 속 명령어를 받아들인 뒤 해석하고 제어 신호를 보냄
메모리 주소 레지스터 (MAR : Memory Address Register)
- 메모리의 주소를 저장하는 레지스터
- CPU가 읽어들이고자 하는 주소 값을 주소 버스로 보낼 때 MAR을 거치게 됨
메모리 버퍼 레지스터 (MDR : Memory Data Register)
- 메모리와 주고 받을 값(데이터와 명령어)을 저장하는 레지스터
플래그 레지스터
- ALU 연산 결과에 따른 플래그를 저장
범용 레지스터
- 다양하고 일반적인 상황에서 자유롭게 사용하는 레지스터
- 데이터와 주소 모두 저장할 수 있음
스택 포인터
- 스택의 꼭대기를 가리키는 레지스터 (스택에 마지막으로 저장한 값의 위치를 저장하는 레지스터)
베이스 레지스터
- 기준 주소를 저장하는 레지스터
- 베이스 레지스터 주소 지정방식 : 베이스 레지스터에 저장된 값 + 오퍼랜드 메모리 주소에 접근

인터럽트
- CPU 작업을 방해하는 신호
- 종류
  - 동기 인터럽트 : CPU에 의해 발생하는 인터럽트, 예외(exception)라고도 한다
  - 비동기 인터럽트 : 입출력장치에 의해 발생하는 인터럽트 (= 하드웨어 인터럽트)

예외의 종류

폴트 (fault)
- 예외를 처리한 직후 예외가 발생한 명령어부터 실행을 재개하는 예외
- N-1에서 예외가 발생하면 N-1부터 다시 명령어 실행
트랩 (trap)
- 예외를 처리한 직후 예외가 발생한 명령어의 다음 명령어부터 실행을 재개하는 예외
- N-1에서 예외 발생 시 N부터 실행
중단 (abort)
- CPU가 실행중인 프로그램을 강제로 중단시킬 수 밖에 없는 심각한 오류가 발생했을 경우
소프트웨어 인터럽트
- 시스템 호출이 발생했을때 나타냄 (9장에서 언급)

퍼즐메이킹