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컴퓨터구조

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컴퓨터 구조: CISC와 RISC CISC : Complex Instruction Set Computer RISC : Reduced Instruction Set Computer CISC 프로세서는 초기 기계어를 제어 기억 장치에 저장된 마이크로 명령 루틴으로 실행하고 이를 해독기라고 정의했다. RISC는 개발 당시 상용 프로세서와 크게 달라 기존 제품과 호환할 필요가 없었기 때문에 시스템 성능을 극대화할 수 있는 새로운 명령어 세트를 자유롭게 선택 할 수 있었다. 초기에는 빠르게 실행할 수 있는 단순 명령이 강조되었지만, 나중에 빠르게 실행할 수 있는 명령의 설계가 좋은 성능을 보장한다는 것을 알게되었다. RISC 기술의 기능적인 이점에도 RISC 시스템이 CISC 시스템을 무너뜨리지 못했다. 그 이유로 3가지가 있다. 1) 이전 버전과..

컴퓨터구조: 주소 지정 방식 오퍼랜드 위치를 지정하는 것을 주소 지정(addressing)이라고 한다. 즉시 주소 지정 명령어가 오퍼랜드를 지정하는 가장 간단한 방법은 명령어 자체에 오퍼랜드를 포함하는 것이다. 즉, 명령어에 오퍼랜드가 포함되어 명령어가 인출될 때 오퍼랜드도 자동으로 인출된다. 직접 주소 지정 메모리에 위치한 오퍼랜드를 지정하는 방법은 전체 주소를 지정하는 것 명령어는 항상 정확히 동일한 메모리 위치에 액세스한다. 값이 변할 수는 있지만 위치는 별할 수 없다. 따라서 직접 주소 지정은 컴파일할 때 알려진 주소의 전역 변수에 액세스하는 데만 사용할 수 있다. 레지스터 주소 지정 직접 주소 지정과 개념은 같고 그 위치가 메모리 대신 레지스터라는 점만 다르다. 레지스터는 액세스가 빠르고 주소가 짧아 대부분의 컴퓨터에서 가..

컴퓨터구조: 입출력 명령 입출력 장치가 매우 다양한 만큼 입출력 명령도 다양하다. 개인용 컴퓨터에서는 1) 프로그래밍에 의한 입출력, 2) 인터럽트 구동 입출력(interrupt-driven), 3) DMA 입출력 세 가지 입출력 방식이 사용된다. 1) 프로그래밍에 의한 입출력 임베디드 시스템이나 외부 변경에 신속하게 응답해야 하는 실시간 시스템 같은 저사양 마이크로프로세서에서 일반적으로 사용된다. 주요 단점은 장치가 준비되기를 기다리는 긴 시간을 CPU가 낭비하게 된다. 이를 사용 대기(busy waiting)라고 한다. 2) 인터럽트 구동 입출력 프로세서가 입출력 장치에 작업을 지시하고 완료되면 인터럽트를 생성하도록 명령하는 것이다. 장치 레지스터에 인터럽트 활성화 비트를 설정함으로써 소프트웨어는 입출력이 완료되면 하드웨어가..

컴퓨터구조: 명령어 명령어 형식 명령어는 연산코드(opcode)와 오퍼랜드(operand, 피연산자), 위치, 연산 결과의 저장 위치 등의 정보로 구성된다. (a) 0-주소 명령어는 연산에 필요한 오퍼랜드와 결과의 저장 장소가 모두 묵시적으로 지정된 경우로, 스택(stack)을 갖는 구조에서 사용된다. 데이터를 기억시킬 때는 PUSH를, 꺼낼 때는 POP을 사용한다. 이항 연산의 경우 스택의 상단부 데이터 2개로 이루어지며 연산 결과는 top이 지정하는 곳의 하단에 기억된다. 스택 구조 컴퓨터에서 수식을 계산하려면 우선 수식을 역 polish 표현으로 변환해야 한다. (b) 1-주소 명령어는 연산 대상이 되는 2개 중 하나만 표현하고 나머지 하나는 묵시적으로 지정된 누산기(AC)를 사용한다. 기억 장치 내의 데이터(주소에서..

컴퓨터구조: 레지스터 레지스터 동작 레지스터는 CPU가 사용하는 데이터와 명령어를 신속하게 읽어 오고 저장하는 용도로 사용된다. 메모리 계층의 최상위에 있으며 시스템에서 가장 빠른 메모리다. 고속 멀티 포트 메모리 셀로 구성된다. 레지스터는 시스템에서 작업을 수행하는 동안 사용되는데 주기억 장치에서 데이터를 읽어와 레지스터에 저장하고, 처리를 마치면 주기억 장치에 그 결과를 다시 저장한다. 레지스터 종류 용도에 따른 종류로는 누산기(AC), 프로그램 카운터(PC), 명령 레지스터(IR), 인덱스 레지스터(IR), 스택 포인터(SP), 메모리 데이터 레지스터(MDR), 메모리 주소 레지스터(MAR) 등이 있다. a) 누산기(ACcummulator register, AC) ALU 내부에 위치하며, ALU의 산술 연산과 논리 연산..

컴퓨터구조: 산술 논리 연산 장치 산술 논리 연산 장치(Arithmetic Logic Unit, ALU)는 산술 연산과 논리 연산을 처리하는 프로세서의 일부이다. ALU는 명령어에 따라 산술연산이나 논리 연산 중 하나를 실행한다. 산술 연산 산술 연산은 가산기를 기반으로 동작한다. 뺄셈은 2의 보수를 만든 후 더하면 되고 곱셈과 나눗셈은 덧셈과 시프트를 반복하여 계산한다. 논리 연산과 시프트 연산 논리 연산은 2진 비트 단위로 이루어진다. 피연산자끼리 해당 비트를 논리 연산한다. 비트 연산은 특정 비트 값을 제거하거나 저장할 수 있고, 반전시킬 수도 있어 영상처리에 사용할 수 있다.

컴퓨터구조: 컴퓨터 기본 구조와 프로세서 컴퓨터 기본 구조와 프로세서 디지털 컴퓨터는 세 가지 핵심 장치인 프로세서(Processor 혹은 CPU), 메모리, 입출력 장치로 상호 연결된다. 현대의 컴퓨터 시스템 구조는 폰 노이만이 만들었다. 프로세서, 메모리, 입출력 장치는 주소, 데이터, 전체 신호를 전송하기 위해 버스로 연결된다. 프로세서는 컴퓨터 두뇌에 해당하며, 메모리에 저장된 명령어를 가져와 해독하고 실행하는 기능을 한다. 프로세서 내부 장치들은 내부 버스로 연결되며, 입출력 장치 같은 외부 장치는 메모리와 시스템 버스로 연결된다. 프로세서 구성 요소 프로세서의 필수 요소 세 가지는 1) 산술 논리 연산 장치(ALU), 2) 제어 장치(CU), 3) 레지스터 세트(Register set)이다. ALU는 산술 및 논리 연산 등 기본 연산..

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