발 표 자 2006081107 김 능 환 2006081098 이 선 주

1. Central Processing Unit 발 표 자 2006081107 김 능 환 2006081098 이 선 주

2. CPU의 개요 1 Table of contents 레지스터 2

3. CPU의 개요 • 각종 계산이나 디바이스들이 제어를 하는 장치 • PC의 가장 중요한 부분을 이루고 있는 부품으로 산술연산과 논리연산, 시스템 제어장치 그리고 주기억장치를 포함하는 것 CPU 란?

4. CPU의 개요 CPU(Central Processing Unit) Register Control Unit 메인 메모리 ( Main Memory) ALU Arithmetic Logic Unit BIU Bus Interface Unit CPU와 Main Memory의 관계 CPU가 계산을 하면 그 계산 값을 메모리는 기억하는 관계이다.

5. CPU의 개요 • CPU가 자신 및 주변기기들을 컨트롤할수 있는 장치 • 모든 컴퓨터 시스템을 제어하는데 사용되는 요소 • 메모리로부터 데이터 명령, 메모리 해석 및 실행 등을 수행 제어장치

6. CPU의 개요 • 프로세스 레지스터라고도 한다. • 레지스터는 CPU 내의 데이터를 저장하고 CPU가 데이터 처리를 위한 기본적인 저장 공간 • 메모리와 다른 점은 하드웨어 적으로 직접 ALU와 연결되어 계산이 이루어 지며, 메모리의 버퍼 역할을 하게 된다. 메모리의 값을 레지스터로 옮겨 놓고 계산을 한 다음 다시 메모리로 갈 수 있다. 이때는 버스를 이용하여 신호를 주고 받는다. 레지스터

7. CPU의 개요 • CPU의 가장 중요한 기능으로 기본적으로 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 곱셈과 논리연산을 할 수 있다. • 논리연산이라 참, 거짓으로 구분될 수 있는 연산 연산장치

8. CPU의 개요 • 메모리나 주변 장치와 데이터를 주고 받을 수 있게 해주는 역할을 담당 Bus Interface Unit

9. 명령어의 동작 코드 동작코드 기 능 ADD 덧셈 SUB 뺄셈 곱셈 MUL DIV 나눗셈 기억장치로부터 레지스터로 데이터 적재 LD STO 기억장치에 데이터 저장

10. 0 - 주소 명령어 형식 • 명령코드만 존재하며 스택(stack)구조의 컴퓨터에서 사용되는 방식 • 모든 연산을 스택에 있는 자료를 이용하여 수행하므로 스택머신 이라고도 하며 수식을 Postfix형태로 변경해야 하며 스택을 사용하므로 원래의 자료가 남지 않는다. • Postfix 표현방법 : A B + • ADD : ( SP + 1 ) ( SP ) + ( SP + 1) 명령코드 (연산자)

11. 1 - 주소 명령어 형식 • 명령코드와 1개의 주소로 구성되며  누산기(Accumulator) 구조의 컴퓨터에 사용 • 누산기란? 컴퓨터의 중앙처리장치에서 더하기, 빼기, 곱하기, 나누기 등의 연산을 한 결과 등을 일시적으로 저장해 두는 레지스터 • ADD Y:X X+Y 명령코드 (연산자) 주 소 (피연산자)

12. 2 - 주소 명령어 형식 • 명령코드와 2개의 주소로 구성되며 가장 일반적인 경우이며 범용 레지스터 구조의 컴퓨터에 사용되며  주소에 레지스터나 메모리 주소를 지정 • ADD Y, X:Y X+Y(X, Y 2-주소 지정) 명령코드 주소 - 1 주소 - 2

13. 3 - 주소 명령어 형식 • 명령코드와 주소 3개로 구성되며 범용 레지스터 구조의  컴퓨터에 사용되며 주소는 레지스터나 메모리의  주소 또는 연산결과를 저장하나 연산할 때  프로그램의 길이를 짧게 할 수 있으나 명령어의 길이가 길어지는 단점 • ADD X, Y, Z:Z X+Y(X, Y, Z 3-주소 지정) 동작코드 주소 - 1 주소 - 2 주소 - 3

14. 명령어의 종류 메모리에서 레지스터로 옮기는 것 CPU에서 메모리로 옮기는 것 레지스터간의 이동 스텍에서 인출하는 경우 Lode Store Move Pop

15. 명령어의 종류 두 레지스터 사이에 Exchange, 레지스터와 입출력장치 사이 레지스터와 스택 사이에서 스택에 저장하는 것 다음 명령으로 건너뛰는 것 Input / Output Push Skip

16. 명령어 주소 지정 방식 • 오퍼랜드 값 자체가 실제 데이터 값을 지정하는 방식 • 변수의 초기값을 설정하거나 상수를 사용 또는 정의할 경우 사용 • 장점 - 메모리를 참조할게 없어서 처리속도가 빠르다 • 단점 - 주소 필드 내에 피연산자를 두기 때문에 워드 길이에 비해 데이터를 표현할 길이가 짧다 1) 즉시 주소 지정 방식 (Immediate Addressing Mode)

17. 명령어 주소 지정 방식 • 주소 필드가 오퍼랜드의 실제적인 주소를 포함하는 즉 시 오퍼랜드가 직접 접근할 주소를 가지고 있는 형태 • 프로그램의 주소와 기억장치의 주소가 동일한 주소 지정 방식으로 한 번의 메모리 참조만이 있을 뿐 특별한 연산은 없다. • 장점 - 명령어 형식이 간단 • 단점 - 제한된 주소 공간을 제공하므로 융통성이 없다. 2) 직접 주소 지정 방식

18. 명령어 주소 지정 방식 • 직접 주소 방식의 문제점을 해결하기 위한 것으로 오퍼랜드 필드가 메모리내의 주소를 참조하여 그 주소로부터 유효 번지를 계산하여 메모리에 접근하는 방식 • 장점 - 짧은 길이를 가진 명령어로 큰 용량의 기억 장 소의 주소를 지정 할 수 있다. • 단점 - 명령을 수행을 위해 2번의 메모리를 참조해야 됨 1번은 오퍼랜드의 주소 2번은 오퍼랜드를 얻기 위해. 3) 간접 주소 지정 방식

19. 명령어 주소 지정 방식 • 직접 주소 지정 방식과 유사 • 차이는 오퍼랜드 필드가 메인 메모리의 주소가 아닌 레지스터를 참조한다는 점만 조금 다름 • 장점 - 명령을 위한 주소 필드가 작아지며 메모리를 참 조 하지 않아도 된다. • 단점 - 주소를 지정하는 공간이 적다. 4) 레지스터 주소 지정 방식

20. 명령어 주소 지정 방식 • 간접 주소 지정 방식과 비슷하지만 오퍼랜드 필드가 메모리 위치가 기억된 레지스터를 참조하는 것이 레지스터 간접 주소 지정 방식 • 장점 - 많은 주소 공간을 활용 할 수 있다. • 단점 - 간접 주소 방식보다는 메모리 참조가 적게 일 어 나지만 여분이 메모리 참조가 필요 5) 레지스터 간접 주소 지정 방식

21. 명령어 주소 지정 방식 • 프로그램 계수기의 내용을 명령어의 피연산자에 더하여 유효 주소를 계산하는 방식 • 분기 주소가 그 명령어 자신의 주변에 있을 때 분기형 명령어와 자주 사용 • 전체 주 기억 장치의 주소를 나타내는데 필요한 비트들의 수에 비교할 때 보다 적은 수의 비트를 가지고 지정할 수 있는 방식 6) 상대 주소 지정 방식

22. 명령어 주소 지정 방식 • 명령어의 오퍼랜드 부분과 베이스 레지스터의 내용이 더해져서 유효 번지가 결정되며 인덱스 주소지정 방식에서 인덱스 레지스터 대신에 베이스 레지스터가 사용된다는 점 외에는 모두 같다. 7) 베이스 레지스터 주소 지정 방식

23. 명령어 주소 지정 방식 • 명령어의 오퍼랜드부분과 인덱스 레지스터의 내용이 더해져서 실제 참조할 유효 번지가 결정 되는 방식으로 계산에 의해 주소를 지정하는 방식 • 배열 구조에 용이하지만 시간 소요가 많다는 문제를 가지고 있다. 8) 인덱스 레지스터 주소 지정 방식

24. 명령어 주소 지정 방식 • 완전 주소방식 정보가 데이터,주소이거나 구별하지 않고 직접 매핑 시킬 수 있는 완전한 주소 • 약식 주소방식 주소의 일부분을 생략하며 계산에 의한 주소는 대부분약식 주소에 속한다 • 생략 주소방식 주소를 구체적으로 나타내지 않아도 원하는 정보가 기억된 곳을 알 수 있는 경우에 사용할 수 있다. 9) 데이터 주소의 표현 방식

25. 명령어 주소 지정 방식 • 푸시다운 스택을 간단히 부는 것으로 기억장치에 데이터를 일시적으로 저장하여 필요 시에 꺼내어 사용할 수 있도록 기억장치, 레지스터의 일부를 할당해 사용하는 임시적인 데이터 저장장치 10) 스택 주소 지정 방식

26. 범용 레지스터 • 작업 레지스터, 스크래치패드 레지스터 라고도 불림 • CPU가 자신의 작업을 위한 다목적으로 사용하는 레지스터를 범용레지스터라구 한다. • 범용 레지스터의 중도 목적 CPU 내에서 생성하는 데이터를 임시로 보관 하는 것이지만 각 레지스터는 여기서 끝나지 않고 때로는 특별한 용도로 여러가지 연산을 할 수 잇도록 설계 되었다. 그 중 누산기가 제일 많이 쓰임

27. 전용 레지스터 명령레지스터로 CPU가 현재 수행하고 있는 명령어를 기억 기억장치로부터 입/출력되는 데이터의 주소를 기억하고 있는 레지스터 기억장치로부터 입/출력되는 데이터 자체를 기억하고 있는 레지스터 IR(Instruction Register) MAR(Memory Address Register) MBR(Memory Buffer Register)

28. 전용 레지스터 프로그램 카운터로 CPU내의 제어장치 레지스터에 속하며 다음에 실행할 명령어의 번지를 기억 메모리 간에 대량의 데이터를 옮길 때 시작지와 목적지의 위치를 가리키는 용도로 사용 PC(Program Counter) SI / DI