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[CS] CISC 와 RISC(CPU 마지막)

CPU의 마지막 이야기이다. 이전에 배운걸 기억해보면 CPU가 효과적으로 사용되려면 파이프라이닝이 하기 쉽게 생겨야 된다. '파이프라이닝 하기 쉬운 명령어' 먼저 CPU의 언어인 ISA(명령어집합구조)와 각기 다른 ISA를 기반으로 설계된 CISC와 RISC를 알아야 한다. 명령어 집합 구조(ISA; Instruction Set Architecture) CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모음을 '명령어 집합' 또는 '명령어 집합 구조'라고 한다. 쉽게말해서 애플에서 만든 CPU를 인텔 CPU에 그대로 가져오게 되면 사용하는 어셈블리어(기계어)가 달라서 서로의 명령어를 이해할 수 없다. 즉, ISA가 다르다는 건 CPU가 다르다는 것이고 같은 소스 코드로 만들어진 프로그램이라도 ISA가 다르면 CPU가 ..

[CS] 명령어 병렬 처리 기법

CPU가 놀지 않고 시간을 알뜰하게 쓰며 작동하게 만드는 것이 중요하다. CPU가 한시도 쉬지 않고 명령어를 동시에 처리 하는 작동기법 명령어 병렬 처리기법(ILP; Instruction-Level Parallelism)이 있다. 대표적으로 3가지가 있다. 명령어 파이프 라이닝 슈퍼스칼라 비순차적 명령어 처리 명령어 파이프라인 명령어가 처리되는 전체 과정을 비슷한 시간 간격으로 나누어 보아야 명령어 파이프라인을 이해할 수 있다. 명령어 인출(Instruction Fetch) 명령어 해석(Instruction Decode) 명령어 실행(Execute Instruction) 결과 저장(Write back) CPU는 같은 단계가 겹치지만 않는다면 각 단계를 동시에 실행할 수 있다. 예로 한 명령어를 '인출'하..

[CS] CPU의 속도

클럭, 멀티코어, 멀티스레드 컴퓨터를 구매할 때 많이 본 단어들이다. CPU 속도와 어떤 관계가 있을까? 클럭 클럭 속도가 높은 CPU는 빠르게 동작한다. 클럭 속도는 헤르츠(Hz)의 단위로 측정이 되는데 이는 1초에 클럭이 몇 번 반복되는지를 나타낸다. 1초에 100번 반복되면 CPU 클럭 속도는 100Hz인 것이다. 하지만 단순히 클럭 속도만 높다고 CPU가 빨라지는 것은 아니다. 컴퓨터의 발열 문제가 심각해지기 때문에 한계가 있다. 코어와 멀티코어 클럭 속도 외에 CPU 성능을 높이는 방법에는 코어와 스레드 수를 늘리는 방법이 있다. 보통 컴퓨터 구매시 '듀얼코어', '쿼드코어'와 같은 용어를 접하게 된다. ●코어 '코어'는 오늘날에는 명령어를 실행하는 부품을 뜻한다. 예전에는 CPU를 명령어를 실..

[CS] 인터럽트

인터럽트(interrupt)는 방해하다, 중단시키다를 의미한다. CPU가 수행 중인 작업은 방해를 받아 잠시 중단될 수 있는데, 이렇게 CPU의 작업을 방해하는 신호를 인터럽트라고 한다. 일단 하던 일 멈추고 급한 일부터 처리하는 상황을 인터럽트라고 보면 된다. CPU가 얼른 처리해야 할 다른 작업이 생기는 상황 즉, 인터럽트 상황에는 2가지 종류가 있다. 크게 '동기 인터럽트'와 '비동기 인터럽트'가 있다. 동기 인터럽트(synchronous interrupts) CPU에 의해 발생하는 인터럽트이다. CPU가 실행하는 프로그래밍상의 오류와 같은 예외적인 상황에 마주쳤을 때 발생하는 인터럽트가 동기 인터럽트이다. 이런 점에서 동기 인터럽트는 예외(exception)라고 부른다. 비동기 인터럽트(async..

[CS] 명령어 사이클

CPU가 하나의 명령어를 처리하는 과정에는 어떤 정해진 흐름이 있다. 그리고 그 흐름을 반복하며 명령어들을 처리해 나간다. 이런 정형화된 흐름을 '명령어 사이클'이라고 한다. 간혹 이 흐름이 끈어지는 상황이 발생하는데 이를 '인터럽트'라고 한다. 명령어 사이클(instruction cycle) 명령어 사이클은 CPU가 프로그램의 수많은 명령어들을 하나씩 실행할때 각각의 명령어이 일정한 주기로 반복되어 실행이 되는 것을 뜻한다. 인출 사이클(fetch cycle) 메모리에 저장된 명령어 하나를 실행한다고 가정하면 CPU는 메모리에서 명령어를 가져와야 한다. 이게 명령어 사이클의 첫 번째 과정이다. 메모리에 있는 명령어를 CPU로 가지고 오는 단계를 '인출 사이클'이라고 한다. 실행 사이클(execution..

[CS] 레지스터

프로그램 속 명령어와 데이터는 실행 전후로 반드시 레지스터에 저장된다. 따라서 CPU 내에서 무슨 일이 벌어지고 있는지 어떤 명령어가 어떻게 수행되는지 레지스터 속 값을 유심히 관찰하면 프로그램의 실행 흐름을 파악할 수 있다. 레지스터의 종류 프로그램 카운터 명령어 레지스터 메모리 주소 레지스터 메모리 버퍼 레지스터 플래그 레지스터 범용 레지스터 스택 포인터 베이스 레지스터 1. 프로그램 카운터 프로그램 카운터 (PC; Program Counter)는 메모리에서 읽어 들일 명령어의 주소를 저장한다. CPU에 따라서 명령어 포인터(IP; Instruction Pointer)라고 부르기도 한다. - 메모리에서 가져올 명령어의 주소 2. 명령어 레지스터 명령어 레지스터(IR; Instruction Regist..