클라이밍하는 개발자

Chapter04. CPU의 작동 원리

• ALU는 계산하는 부품으로 레지스터를 통해 피연산자를 받아들이고,
• 제어장치로부터 수행할 연산을 알려주는 제어신호를 받아들입니다.
• 오버플로우: 연산 결과가 연산 결과를 담을 레지스터보다 큰 상황
• 플래그: 연산 결과에 대한 추가적인 상태 정보
• 제어장치
  • 첫째, 제어장치는 클럭 신호를 받아들입니다 (클럭: 시간단위)
  • 둘째, 제어장치는 ‘해석해야 할 명령어’를 받아들입니다
  • 셋째, 제어장치는 플래그 레지스터 속 플래그 값을 받아들입니다
  • 넷째, 제어장치는 시스템 버스, 그중에서 제어 버스로 전달된 제어 신호를 받아들입니다
  → 제어장치는 클럭신호, 명령어, 플래그, 제어신호를 받아들입니다
  • 제어장치는 CPU 내부와 외부로 제어 신호를 보냅니다
• 레지스터
  • 프로그램 카운터: 메모리에서 가져올 명령어의 주소(=명령어 포인트)
  • 명령어 레지스터: 해석할 명령어, 이를 받아 들이고 해석한 뒤 제어신호 보냄
  • 메모리 주소 레지스터: 메모리 주소를 저장하는 레지스터
  • 메모리 버퍼 레지스터: 메모리와 주고받을 값을 저장하는 레지스터
  • 범용 레지스터: 일반적인 상황에서 자유롭게 사용
  • 플래그 레지스터: 연산 결과 또는 CPU 상태에 대한 부가적인 정보를 저장
• 특정 레지스터를 이용한 주소 지정 방식
  • 스택 주소 지정 방식: 스택과 스택 포인터(스택의 최상단의 위치)를 이용한 주소 지정 방식
  • 변위 주소 지정 방식: 오퍼랜드 필드의 값과 특정 레지스터의 값을 더하여 유효 주소를 얻어내는 주소 지정 방식 (상대 주소 지정 방식, 베이스 레지스터 주소 지정 방식)
• 명령어 사이클: 하나의 명령어를 처리하는 정형화 된 흐름
  • 인출 사이클, 실행 사이클, 간접 사이클
• 인터럽트: 흐름에 따라 처리하다 간혹 흐름이 끊어지는 상황
  • 동기 인터럽트: CPU에 의해 발생(예외적인 상황, 프로그래밍 오류 등)
  • 비동기 인터럽트: 입출력장치에서 발생(하드웨어 인터럽트)

Chapter02. 데이터

컴퓨터는 0과 1밖에 이해하지 못하며 0과 1을 나타내는 가장 작은 단위를 비트(Bit)라고 함

바이트(Byte)는 8개의 비트를 묶은 단위

데이터는 이진수, 10진수, 16진수로 표현하는데,

이진수는 0b를 앞에 붙여서 이진수임을 표현할 수 있음 (0b1000)

16진수는 0x를 앞에 붙여 16진수임을 표현할 수 있음(0x15)

우리가 이해하기 편한 10진수 대신 16진수는 쓰는 이유는 “16진수와 2진수 변환하기 쉽기 때문”

16진수 : 1A2B

2진수 : 0001 1010 0010 1011

이진수를 십진수로 변환하는 것은 복잡하기에 이진수를 16진수로 표현함.

0과 1을 문자로 표현하는 방법

• 문자 집합: 컴퓨터가 인식하고 표현할 수 있는 문자의모음
  • 예를 들어{a,b,c,d,e}인 경우 이해가능, 그외 불가능
• 문자 인코딩: 문자를 0과 1로 변환하는 과정
• 문자 디코딩: 0과 1로 이루어진 문자 코드를 사람이 이해하는 문자로 변환하는 과정
• 아스키 코드: 초창기 문자 집합 중 하나로, 영어 알파벳과 아라비아 숫자, 일부 특수문자 포함
  • 총 128개의 문자를 표현(0~127)

Chapter01. 컴퓨터 구조 시작하기

명령어는 컴퓨터를 작동시키는 정보이고, 데이터는 명령어를 위해 존재하는 일종의 재료.

컴퓨터의 핵심부품은 중앙처리장치(CPU), 주기억장치(메모리), 보조기억장치, 입출력장치

• 메모리: 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
  • 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 저장되어야 한다
  • 메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장한다
  • 메모리에 저장된 값의 위치로 주소를 알 수 있다
• CPU: 메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽어 들인 명령어를 해석하고 실행하는 부품
  • 산술논리연산장치(ALU) - 계산기
  • 레지스터 - CPU 내부의 작은 임시 저장 장치
  • 제어장치 - 제어신호라는 전기신호를 보내고 명령어를 해석하는 장치
  • CPU는 메모리에 저장된 값을 읽어들이고, 해석하고, 실행하는 장치다
  • CPU 내부에는 ALU, 레지스터, 제어장치가 있다
  • ALU는 계산기, 레지스터는 임시 저장 장치, 제어장치는 제어신호 발생 및 명령어 해석
• 보조기억장치: 메모리는 가격이 비싸고, 용량이 적고, 전원이 꺼지면 정보를 잃음 → 메모리보다 저렴하고, 용량이 크고, 전원이 꺼져도 정보를 보관하는 장치
• 입출력장치: 모니터, 키보드, 마우스, 스피커, 마이크처럼 컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치
• 메인보드: 메인보드에 다양한 부품을 연결하여 서로 정보를 주고 받을 수 있고, 이는 메인보드 내부에 버스라는 통로를 통해 가능함.
• 시스템 버스
  • 주소 버스
  • 데이터 버스
  • 제어 버스

출처: [서적] 혼자공부하는 컴퓨터구조와 운영체제