중앙 처리 장치의 기능과 구성

중앙 처리 장치의 기능과 구성

중앙 처리 장치는 컴퓨터 명령어를 해독하고 실행하는 장치로서 제어 장치, 연산 장치, 레지스터들로

구성되며 컴퓨터에서 가장 중심적인 역활을 하므로 컴퓨터의 두뇌라고 한다. 개인용 컴퓨터에서 중앙 처리

장치는 컴퓨터에서 처리해야 할 모든 작업을 다 하는 것은 아니지만 컴퓨터애서 처리해야 하는 작업의

핵심을 담당하므로 어떠한 컴퓨터에도 반드시 있어야 한다.

 

 1) 중앙 처리 장치의 기능

중앙 처리 장치는 하드웨어를 관리하거나 자료를 처리하는 등 실제 컴퓨터를 동작시키는 일을 하므로

어떤 장치보다 중요하다. 키보드나 마우스 등의 입력 장치를 통해서 입력된 데이터는 일시적으로 컴퓨터의

주기억 장치에 저장된다. 저장된 자료는 중앙 처리 장치에서 다양한 처리 과정을 거친 후 모니터나 프린터와

같은 출력 장치를 통해 외부로 출력되거나 보조 기억 장치에 저장된다.

 

 2) 중앙 처리 장치의 구성

중앙 처리 장치는 각기 다른 역활을 담당하는 장치들을 함께 모아 만든 집적 회로로, 연산 기능을 담당하는

연산 장치, 제어 기능을 담당하는 제어 장치, 기억 기능을 담당하는 레지스터로 구성되어 있다.

 

 3) 중앙 처리 장치의 명령어 처리

중앙 처리 장치는 인출(Fetch), 해독(Decode), 실행(Execute)의 세 단계로 구성된 동작을 반복하면서

명령어를 실행해 간다. 먼저 인출 단계에서는 주기억 장치에 저장된 명령어를 읽어 오고, 해독 단계에서는

읽어 온 명령어를 해석하고, 실행 단계에서는 해석한 명령을 실행한다.

 

[2] 제어 장치

제어 장치는 컴퓨터 하드웨어의 장치들을 관리하고 통제하는 역활을 맡고있다.

 

 1) 제어 장치의 기능

제어 장치는 주기억 장치에 저장되어 있는 프로그램의 명령어들을 가져와 해석하고, 해석된 명령의

의미에 따라 다른 장치들에게 동작을 지시하여 실행될 수 있도록 각 장치들을 통제하고 관리하는 일을 한다.

 

 2) 제어 장치의 구성

제어 장치는 명령어 해석과 연산을 위해 여러 가지 레지스터들을 사용하는데, 사용하는 레지스터들은

기억 레지스터(Memory Register), 번지 레지스터(Address Register),

명령 레지스터(InstructionRegister), 명령 해독기(Instruction Decoder),

명령 계수기((Instruction Counter)등이 있다.

 

[3] 연산 장치

연산 장치는 연산 작업이 실제로 이루어지는 곳으로, 산술 연산에서부터 논리 연산까지 다양한

연산을 처리한다.

 

 1) 연산 장치의 기능

연산 장치는 제어 장치의 제어 신호에 따라 전송되어 온 데이터의 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의

산술 연산과 AND, OR, NOT 등의 논리 연산, 그리고 자리 이동 및 크기의 비교 등을 수행한다.

 

 2) 연산 장치의 구성

연산 장치는 누산기(Accumulator), 데이터 레지스터(Data Register), 가산기(Adder),

상태 레지스터(Status Register)등으로 구성된다.

 

◈ 레지스터 종류와 그 역활

기억 레지스터 : 명령 계수기가 지정하는 주기억 장치의 내용을 임시로 보관한다.

번지 레지스터 : 주기억 장치에 명령이나 자료가 기억되어 있는 번지를 보관한다.

명령 레지스터 : 현재 실행 중인 명령 코드를 보존하는 레지스터로서, 명령 코드부와 번지부로 구성된다.

명령 해독기 : 명령 레지스터의 명령 코드를 해독하여 필요한 실행 신호를 발생시킨다.

명령 계수기 : 프로그램의 실행 순서를 지정하기 위하여 다음에 실행하게 될 명령어가 기억되어 있는

                    주기억 장치의 번지를 기억한다.

 

◈ 연산 장치의 구성 요소의 종류와 역활

누산기 : 주기억 장치에서 연산을 수행할 데이터를 보관하거나 가산기의 결과를 보관한다.

데이터 레지스터 : 연산에 이용되는 데이터가 2개 이상인 경우 연산에 이용될 데이터를 읽어들여

일시적으로 저장해 두었다가 필요한 순간에 가산기에 데이터를 제공한다.

가산기 : 누산기와 데이터 레지스터의 데이터를 연산하여 그 결과를 다시 누산기에 저장한다.

상태 레지스터 : 연산 결과가 양수, 0, 음수인지 또는 자리 올림(Carry)이나 넘침(Overflow)이

                        발생했는지 등의 연산에 관계되는 상태를 저장한다.