CPU의 기능은 무엇인가요?

CPU의 주요 기능은 명령 처리, 작업 수행, 작업 요청, 시간 제어, 데이터 처리입니다.

중앙처리장치(CPU, Central Processor Unit)는 매우 큰 규모의 집적회로로 컴퓨터의 컴퓨팅 코어(Core)이자 제어코어(Control Unit)이다. 그 기능은 주로 컴퓨터 명령을 해석하고 컴퓨터 소프트웨어의 데이터를 처리하는 것입니다.

중앙처리장치는 주로 연산장치(산술논리장치, ALU, 산술논리장치)와 캐시 메모리(Cache)를 포함하며, 데이터(Data)와 제어, 연산을 구현하는 버스도 포함한다. (버스) 사이의 상태. 내부 메모리(Memory), 입출력(I/O) 장치와 함께 전자 컴퓨터의 3대 핵심 부품으로 통칭됩니다.

작업 프로세스

CPU는 메모리나 캐시에서 명령을 가져와 명령 레지스터에 넣은 다음 명령을 디코딩합니다. 명령어를 일련의 마이크로 연산으로 분해한 다음 다양한 제어 명령을 발행하여 마이크로 연산 시리즈를 실행하여 명령어 실행을 완료합니다. 명령어는 작업을 수행하기 위한 유형과 피연산자를 지정하는 컴퓨터의 기본 명령입니다. 명령어는 opcode 필드, 피연산자 주소와 관련된 하나 이상의 필드, 기계 상태를 나타내는 일부 상태 단어 및 기능 코드를 포함하는 하나 이상의 바이트로 구성됩니다. 일부 명령어에는 피연산자 자체가 직접 포함되기도 합니다.

1. 추출

첫 번째 단계인 추출은 메모리나 캐시에서 명령(값 또는 일련의 값)을 검색합니다. 메모리 위치는 프로그램 카운터에 의해 지정됩니다. (프로그램 카운터는 프로그램의 위치를 ​​식별하는 데 사용되는 값을 저장합니다. 즉, 프로그램에서 CPU의 흔적을 기록합니다.)

2. > CPU는 메모리에서 가져온 명령을 기반으로 작업을 수행하여 실행 동작을 결정합니다. 디코딩 단계에서는 명령이 의미 있는 조각으로 분류됩니다. 값은 CPU의 ISA(명령어 세트 아키텍처) 정의에 따라 명령어로 해석됩니다. 명령어 값의 일부는 수행할 작업을 나타내는 작업 코드(Opcode)입니다. 다른 값은 일반적으로 덧셈 연산의 대상 등 지시에 필요한 정보를 제공합니다.

3. 실행

추출 및 디코딩 단계가 끝나면 실행 단계로 들어갑니다. 이 단계에서는 필요한 작업을 수행할 수 있는 다양한 CPU 구성 요소가 연결됩니다.

예를 들어 덧셈 연산을 요청하기 위해 ALU(산술 논리 장치)는 일련의 입력 및 출력 세트에 연결됩니다. 입력은 더할 값을 제공하고 출력에는 합계 결과가 포함됩니다. ALU에는 출력이 간단한 일반 연산과 논리 연산(추가 및 비트 연산 등)을 쉽게 완료할 수 있도록 하는 회로 시스템이 내장되어 있습니다. 추가 작업에서 CPU가 처리하기에 너무 큰 결과가 생성되면 플래그 레지스터에 산술 오버플로 플래그가 설정될 수 있습니다.

4. 쓰기 저장

마지막 단계인 쓰기 저장은 단순히 실행 단계의 결과를 특정 형식으로 다시 작성합니다. 연산 결과는 종종 후속 명령어에 의한 빠른 액세스를 위해 CPU의 내부 레지스터에 기록됩니다. 다른 경우에는 결과가 더 느리고 더 크고 더 저렴한 주 메모리에 기록될 수 있습니다. 특정 유형의 명령어는 결과를 직접 생성하지 않고 프로그램 카운터에서 작동합니다. 이를 일반적으로 "점프"라고 하며 루프 동작, 조건부 실행(조건부 점프를 통해) 및 프로그램 기능을 발생시킵니다. 많은 명령어가 플래그 레지스터의 상태 비트를 변경합니다. 이러한 플래그는 종종 다양한 작업의 결과를 표시하므로 프로그램 동작에 영향을 미치는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, "비교" 명령을 사용하여 두 값의 크기를 결정하고 비교 결과에 따라 플래그 레지스터에 값이 설정됩니다. 이 플래그는 후속 점프 명령에 의한 프로그램 동작을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

명령어가 실행되고 결과가 다시 기록된 후 프로그램 카운터가 증가하고 전체 프로세스가 반복되며 다음 명령어 사이클에서 다음 순차 명령어가 정상적으로 페치됩니다.