CPU를 구성하는 구성 요소는 무엇입니까?

CPU를 구성하는 구성 요소에는 "계산기"와 "컨트롤러"가 있습니다. CPU(중앙 처리 장치)는 주로 두 부분으로 구성됩니다. 1. 산술 장치는 다양한 산술 및 논리 연산을 수행하는 컴퓨터의 구성 요소를 말하며, 그 중 산술 논리 장치는 중앙 처리 코어의 일부입니다. 주 명령 장치는 주 회로 또는 제어 회로의 배선을 변경하고 미리 정해진 순서에 따라 회로의 저항 값을 변경하여 모터의 시동, 속도 조절, 제동 및 역방향을 제어하는 ​​장치를 말합니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

CPU를 구성하는 구성 요소에는 "계산기"와 "컨트롤러"가 있습니다.

중앙처리장치(CPU)는 컴퓨터 시스템의 컴퓨팅 및 제어 코어로서 정보 처리 및 프로그램 실행을 위한 최종 실행 장치입니다. CPU는 탄생 이후 논리적 구조, 운영 효율성, 기능 확장 측면에서 큰 발전을 이루었습니다.

중앙처리장치(CPU)는 전자컴퓨터의 주요 장치 중 하나이자 컴퓨터의 핵심 구성요소입니다. 그 기능은 주로 컴퓨터 명령을 해석하고 컴퓨터 소프트웨어의 데이터를 처리하는 것입니다. CPU는 명령어를 읽고, 해독하고, 실행하는 역할을 담당하는 컴퓨터의 핵심 구성 요소입니다. 중앙 처리 장치는 주로 컨트롤러와 연산 장치의 두 부분으로 구성됩니다. 이는 컴퓨터의 전반적인 기능을 향상시키는 데 중요한 역할을 하며, 레지스터 제어, 논리 연산, 신호 전송 및 수신 등을 수행하며 컴퓨터의 전반적인 기능을 향상시켜 좋은 기반을 마련하는 중요한 도구입니다.

산술 장치

산술 장치는 다양한 산술 및 논리 연산을 수행하는 컴퓨터의 구성 요소를 말합니다. 산술 논리 장치는 중앙 처리 코어의 일부입니다.

(1) 산술 논리 장치(ALU). 산술 논리 장치는 여러 집합의 산술 연산과 논리 연산을 구현할 수 있는 조합 논리 회로를 말하며 중앙 처리의 중요한 부분입니다. 산술 논리 장치의 연산은 주로 덧셈, 뺄셈, 곱셈과 같은 2비트 산술 연산이다. 연산 과정에서 산술 논리 장치는 주로 컴퓨터 명령을 사용하여 산술 및 논리 연산을 수행합니다. 일반적으로 ALU는 직접 읽기 및 읽기 역할을 할 수 있으며 이는 특히 프로세서 컨트롤러, 메모리 및 입력에 반영됩니다. 및 출력 장치, 입력 및 출력은 버스를 기반으로 구현됩니다. 입력 명령에는 작동 코드, 형식 코드 등을 포함한 명령어가 포함됩니다.

(2) 중간 등록부(IR). 길이는 128비트이고 실제 길이는 피연산자에 의해 결정됩니다. IR은 "푸시 및 가져오기" 명령에서 중요한 역할을 합니다. 이 명령을 실행하는 동안 ACC의 내용이 IR로 전송된 다음 피연산자가 ACC로 가져온 다음 IR의 내용이 스택으로 푸시됩니다.

(3) 연산 누산기(ACC). 현재 레지스터는 일반적으로 길이가 128비트인 단일 누산기입니다. ACC의 경우 가변 길이 누산기로 간주할 수 있습니다. 명령어를 기술하는 과정에서 ACC 길이는 일반적으로 ACS의 값을 기준으로 표현되며, ACS 길이는 ACC 길이와 직접적으로 관련이 있다.

(4) 설명자 레지스터(DR). 주로 설명자를 저장하고 수정하는 데 사용됩니다. DR의 길이는 64비트이다. 데이터 구조 처리를 단순화하기 위해서는 디스크립터의 사용이 중요한 역할을 한다. [2]

(5)B 등록. B 레지스터의 길이는 32비트로 주소 수정 과정에서 주소 수정량을 저장할 수 있다. 메인 메모리 주소는 디스크립터로만 수정할 수 있다. 설명자는 배열의 첫 번째 요소를 가리키므로 배열의 다른 요소에 액세스하려면 수정자가 필요합니다. 배열의 경우 동일한 크기의 데이터나 요소로 구성되어 연속적으로 저장되는데, 벡터 디스크립터의 주소가 바이트 주소이기 때문에 일반적인 접근 방식은 벡터 디스크립터이므로 변환 과정에서 베이스는 주소를 먼저 추가해야 합니다. 변환 작업의 경우 주로 하드웨어에 의해 자동으로 구현됩니다. 이 프로세스에서는 배열 경계를 초과하지 않도록 정렬에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

컨트롤러

컨트롤러는 컴퓨터의 신경 중추로서 전체 기계의 모든 구성 요소가 자동화된 조정으로 작동하도록 지시합니다. 컨트롤러의 제어에 따라 컴퓨터는 특정 작업을 완료하기 위해 프로그램에서 설정한 단계에 따라 일련의 작업을 자동으로 수행할 수 있습니다.

컨트롤러란 주회로나 제어회로의 배선을 정해진 순서에 따라 변경하고 회로의 저항값을 변경하여 모터의 시동, 속도 조절, 제동 및 역방향을 제어하는 ​​마스터 장치를 말합니다. 컨트롤러는 프로그램 상태 레지스터 PSR, 시스템 상태 레지스터 SSR, 프로그램 카운터 PC, 명령 레지스터 등으로 구성됩니다. "의사 결정 메커니즘"으로서 주요 임무는 명령을 발행하고 작업에서 조정 및 명령 역할을 수행하는 것입니다. 전체 컴퓨터 시스템의. 제어에는 두 가지 주요 범주가 있습니다. 조합 논리 컨트롤러와 마이크로 프로그래밍 컨트롤러 두 부분 모두 고유한 장점과 단점이 있습니다. 그 중 조합 논리 컨트롤러의 구조는 상대적으로 복잡하지만 속도가 빠르다는 장점이 있습니다. 마이크로 프로그래밍 컨트롤러 설계는 구조가 간단하지만 기계 명령 기능을 수정하는 경우 전체 마이크로 프로그램을 다시 프로그래밍해야 합니다.

컨트롤러 내부의 주요 구성품은 다음과 같습니다.

• ①명령어 레지스터: 메모리에서 얻은 명령을 저장합니다.

• ②디코더: 명령어의 연산 코드를 제어 신호로 변환합니다.

• 3 타이밍 비트 생성기: 타이밍 펄스 비트 신호를 생성하여 컴퓨터가 리드미컬하고 질서 있게 작동하도록 합니다.

• 4 작동 제어 구성 요소: 제어 신호를 결합하여 각 구성 요소를 제어하여 해당 작동을 완료합니다.

• ⑤명령 카운터: 다음 명령의 주소를 계산하여 표시합니다.

지식 확장: CPU 작동 방식

폰 노이만 아키텍처는 현대 컴퓨터의 기초입니다. 이 아키텍처에서는 프로그램과 데이터가 균일하게 저장되며, 명령과 데이터는 동일한 저장 공간에서 액세스하고 동일한 버스를 통해 전송되어야 하며 중복해서 실행될 수 없습니다. 폰 노이만 시스템에 따르면 CPU 작업은 명령 가져오기 단계, 명령 디코딩 단계, 명령 실행 단계, 메모리 액세스 및 결과 쓰기의 5단계로 나뉩니다.

• 명령어 가져오기(IF, Instruction fetch)는 메인 메모리에서 명령어 레지스터로 명령어를 가져오는 과정입니다. 프로그램 카운터의 값은 주 메모리의 현재 명령어 위치를 나타냅니다. 명령어를 가져오면 프로그램 카운터(PC)의 값이 명령어 단어 길이에 따라 자동으로 증가합니다.

• 명령어 디코딩 단계(ID, 명령어 디코드), 명령어를 가져온 후 명령어 디코더는 가져온 명령어를 미리 결정된 명령어 형식에 따라 분할 및 해석하고 다양한 명령어 카테고리와 다양한 방법을 식별하고 구별하여 피연산자를 얻습니다. 최신 CISC 프로세서는 분할을 사용하여 병렬성과 효율성을 향상합니다.

• 실행 명령 단계(EX, 실행), 특히 명령의 기능을 구현합니다. 필요한 작업을 수행하기 위해 CPU의 여러 부분이 연결됩니다.

• 액세스 및 액세스 단계(MEM, 메모리)는 명령에 따라 주 메모리에 액세스하고 피연산자를 읽어야 하며, CPU는 주 메모리에서 피연산자의 주소를 가져오고 주 메모리에서 피연산자를 읽습니다. 운영을 위해. 일부 명령어는 주 메모리에 액세스할 필요가 없으므로 이 단계를 건너뛸 수 있습니다.

• 결과 쓰기 단계(WB, write back)는 마지막 단계로서 실행 명령 단계의 실행 결과 데이터를 일부 저장 형태로 "다시 쓰기"합니다. 결과 데이터는 일반적으로 후속 명령어에서 빠르게 액세스할 수 있도록 CPU의 내부 레지스터에 기록됩니다. 또한 많은 명령어는 프로그램 상태 워드 레지스터의 플래그 비트 상태를 변경하고 다른 작업 결과를 식별할 수 있습니다. 프로그램 동작에 영향을 미치는 데 사용됩니다.

명령이 실행되고 결과 데이터가 다시 작성된 후 예상치 못한 이벤트(예: 결과 오버플로 등)가 발생하지 않으면 컴퓨터는 프로그램 카운터에서 다음 명령 주소를 가져와 새 사이클을 시작합니다. 다음 명령어 사이클은 다음 명령어를 순차적으로 가져옵니다. 많은 복잡한 CPU는 여러 명령을 동시에 가져와서 디코딩하고 동시에 실행할 수 있습니다.

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