[Computer Architecture] CPU Operation (CPU 작동 원리)

- MAR (메모리 주소 레지스터) : 읽기와 쓰기 연산을 수행할 메인메모리 주소 저장

- MBR (메모리 버퍼 레지스터) : 메인 메모리에서 읽어온 데이터 또는 저장할 데이터 임시 저장 

- PC (프로그램 카운터) : 다음에 수행할 인스트럭션 주소 저장

- IR (명령어 레지스터) : 현재 실행중인 인스트럭션 저장

 

CPU 동작 과정

1. 메인 메모리는 입력장치에서 받은 데이터 또는 디스크에 저장된 프로그램을 읽어온다.

2. CPU는 프로그램을 실행하기 위해 메인 메모리에 저장된 프로그램 인스트럭션과 데이터를 읽어와 처리하고 결과를 다시 메인 메모리에 저장한다.

3. 메인 메모리는 처리 결과를 디스크에 저장하거나 출력장치로 보낸다.

4. 제어장치는 1 ~ 3 과정에서 인스트럭션이 순서대로 실행되도록 각 장치를 제어한다.

 

Instruction Format

Instruction이란 말 그대로 CPU가 실행할 명령어이다.

이는 보통 Operation Code와 Address로 구성되어 있는데 Operation Code는 실행할 연산을 의미하고, Address는 필요한 데이터나 저장해야할 위치 등을 가리키는 주소이다.

 

Instruction Fetch and Execution

CPU는 프로그램을 실행하기 위해 메인 메모리에서 인스트럭션을 순차적으로 load하여 decode하고 execute하는 과정을 반복한다.

CPU가 메인 메모리에서 한번에 하나의 인스트럭션을 load하여 execute하는데 필요한 일련의 활동을 'Instruction Cycle'이라고 한다. 

메인 메모리의 지정된 주소에서 하나의 인스트럭션을 가져오고, 실행 사이클에서는 인스트럭션을 실행한다. 하나의 인스트럭션 실행이 완료되면 그 다음 인스트럭션에 대한 load 사이클이 시작된다.