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[컴퓨터과학 개론] 10강 - 컴퓨터 구조

Posted Nov 20, 2025
By mxxikr
read 37 min

💡해당 게시글은 방송통신대학교 이관용, 정광식 교수님의 '컴퓨터과학 개론' 강의를 개인 공부 목적으로 메모하였습니다.



학습 개요

  • 디지털 회로를 바탕으로 명령어를 처리하기 위한 처리 장치와 제어 장치가 어떻게 구현되고 동작하는 지를 살펴봄
  • 입 출력 시스템의 구조와 제어 방식, 그리고 병렬 처리의 기법에 대해서 학습함



학습 목표

  • 명령어의 종류, 형식, 그리고 주소 지정 방식 이해할 수 있음
  • 중앙 처리 장치의 구성, 동작 원리 및 구현 방법을 이해할 수 있음
  • 입 출력 시스템의 구성과 제어 방식, 그리고 병렬 처리 기법으로서 파이프라인 처리의 개념과 동작을 이해할 수 있음



강의록

명령어

명령어 집합 구조

  • 내장 프로그램 개념으로부터 직접적으로 도출된 개념
    • ISA (Instruction Set Architecture)
      • HW와 SW의 교량 역할을 하는 개념
    • 명령어 집합
      • 컴퓨터 시스템 내에 정의되어 있는 기본적인 명령어들의 집합
      • 모든 컴퓨터는 자신만의 명령어 집합을 가짐
        • 명령어 종류, 명령어 형식, 주소 지정 방식 등을 고려해서 결정됨
      • 명령어 집합이 결정되면 그에 상응하는 하드웨어 구조가 결정됨

명령어 집합에 따른 컴퓨터 구조

  • CISC 복합 명령어 집합 컴퓨터, Complex Instruction Set Computer
    • 복합 명령어를 포함하여 명령어와 주소 지정 방식의 수를 많이 사용
      • 수많은 복잡한 명령어를 탑재/사용함으로써 프로그램에서 사용되는 전체 명령어의 개수를 줄여서 프로그램의 실행 시간 단축을 위한 구조
      • 연산 코드 해독 및 실행을 위한 제어 장치가 복잡해지는 단점을 가짐
  • RISC 단축 명령어 집합 컴퓨터, Reduced Instruction Set Computer
    • 명령어를 단순화하고 개수를 줄이고 하드웨어를 간단히 개선 시킨 구조
      • 각 명령어의 길이를 균일하게 짧게 함으로써 각 명령어의 실행 시간을 최소화
        • 많은 처리량과 빠른 속도를 지향
      • 제어 장치는 비교적 간단하며, 일반적 하드웨어로 구성

기본적인 명령어 종류

  • 데이터 전송 명령어
    • 데이터 이동
      • 레지스터 ↔ 레지스터, 주 기억 장치 ↔ 레지스터, 기억 장치 ↔ 기억 장치 등
  • 데이터 처리 명령어
    • 산술 명령어, 논리 연산 명령어, 비트 단위 명령어, 시프트 명령어 등
  • 프로그램 제어 명령어
    • 프로그램의 제어 흐름 관리
      • 무조건적 분기
      • 조건적 분기
  • 입출력 명령어
    • 보조 기억 장치 및 입 출력 장치 등의 정보 교환 명령어, 인터럽트 관련 명령어
      • 인터럽트
        • 프로그램의 정상 수행을 멈추고, CPU 이외의 다른 장치의 요구 사항을 수행하는 기능

명령어 형식

  • 기본 형식

    • 각 명령어는 실행에 필요한 모든 정보를 포함해야 함

      | 연산자 코드(OP code) | 오퍼랜드(operand) | | — | — |

    • 연산자 코드
      • CPU가 처리할 연산의 종류
      • 할당된 비트 수
        • CPU가 수행할 수 있는 최대 명령어 개수
    • 오퍼랜드(피 연산자)
      • 명령어가 사용할 데이터 또는 데이터가 저장되어 참조될 기억 장치의 주소
      • 오퍼랜드의 크기/개수
        • 명령어 집합, 명령어 등 컴퓨터 구조에 따라 달라짐
  • 오퍼랜드 개수에 따른 구분

    • 연산의 대상이 되는 데이터가 어디서 추출되고, 결과가 어디에 저장할 지에 따른 구분

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  • W = X ∗ (Y + Z)

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  • 명령어의 메모리 표현

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주소 지정 방식 addressing mode

  • 연산에 사용될 데이터가 기억 장치의 어디에 위치하는 지를 지정하는 방법
    • 명령어 개수/길이를 줄이고, 기억 장치 사용에 대한 융통성 증가 시킴
    • 유효 주소 effective address
      • 주소 지정 방식에 의해 계산되어 실제 데이터가 저장된 주소
      • 빠른 접근 순
        • 즉시 주소 지정 방식
        • 레지스터 주소 지정 방식
        • 직접 주소 지정 방식
        • 상대 주소 지정 방식
        • 간접 주소 지정 방식

  • 즉시 immediate 주소 지정 방식

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  • 직접 direct 주소 지정 방식

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  • 간접 indirect 주소 지정 방식

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  • 레지스터 register 주소 지정 방식

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  • 레지스터 간접 register-indirect 주소 지정 방식

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  • 상대 relative 주소 지정 방식

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    • 프로그램 카운터
      • 분기형 명령어에서 주로 사용
    • 인덱스 레지스터
      • 인덱스 된 주소 지정 방식
        • 배열 인덱싱에 주로 사용
    • 베이스 레지스터
      • 베이스 레지스터 주소 지정 방식

중앙 처리 장치

명령어를 하드웨어에 구현하는 방법

  1. 마이크로 프로그램에 의한 제어 장치
    • Micro-programed control device
    • 산술/논리 연산과 명령어 수행 순서 조작 회로가 제어 기억 장치에 저장 된 비트 패턴(마이크로 연산)으로 가동하는 장치
    • 각 명령어는 여러 개의 마이크로 연산으로 구현
    • 명령어 집합의 변경이나 명령어 추가 등이 용이
    • CISC 컴퓨터 구조에서 주로 사용
  2. 직접 회로로 구성된 제어 장치
    • Hard-wired control device
    • 연산과 명령어 수행 회로가 기억 장치에 의존하지 않고 직접 구성된 제어 회로에 의해 기동하는 장치
    • 빠른 수행, 명령어 집합의 변경에 쉽게 적응할 수 없음
    • 명령어 수가 적은 RISC 컴퓨터 구조에서 주로 사용

레지스터

  • 범용 레지스터, 특수 레지스터

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  • 누산기 AC, Accumulator
    • 데이터나 연산 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터
  • 기억 장치 버퍼 레지스터 MBR, Memory Buffer Register
    • 기억 장치에 저장 될 또는 기억 장치에서 읽어온 데이터를 임시로 저장
  • 기억 장치 주소 레지스터 MAR, Memory Address Register
    • 현재의 PC 내용을 시스템 버스의 주소 버스로 출력하기 전에 일시적으로 저장
      • PC 내용
        • 다음에 수행될 명령어가 저장되어 있는 기억 장소의 주소

처리 장치

  • 연산 장치 + 레지스터를 묶어서 일컫는 표현으로 사용
    • 모든 기능은 비트 패턴으로 구성 된 마이크로 연산으로 구현
  • 마이크로 연산의 분류
    • 레지스터 전송 마이크로 연산
      • R0 ← R1
    • 산술 마이크로 연산
      • R0 ← R1 + R2
      • R2 ← R1 - R2
      • R1 ← R1 - 1
    • 논리 마이크로 연산
      • R1 ← R2’
      • R0 ← R1 ∧ R2
      • R0 ← R1 ∨ R2
    • 시프트 마이크로 연산
      • R1 ← shl R2
      • R1 ← shr R2

시프트 연산

  • 왼쪽 시프트

    image.png

  • 오른쪽 시프트

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제어 단어

  • 마이크로 연산을 처리 장치에 직접 다루기 위해서 필요
    • 각 비트들이 처리 장치의 논리 회로 내의 각종 MUX와 디코더의 선택 제어 선으로 연결되어 하드웨어를 회로 수준에서 직접적으로 통제하기 위한 것
    • 각 마이크로 연산은 제어 단어와 일대일 매핑

    • ex) 16비트 제어 단어

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    image.png

처리 장치의 구성

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제어 장치

  • 메모리에 저장 된 명령을 어떻게 순차적으로 가져와서 수행할 것인 가를 통제하는 것
    • 두 가지의 기본적인 기능
      • 처리 장치를 구동해서 특정 연산을 수행한 후 처리 장치 내의 레지스터 값을 갱신하고 연산 결과를 출력
      • 현재 주어진 명령을 수행한 후 다음에 수행할 명령의 주소 정보를 생성

  • 명령어 사이클(instruction cycle)

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제어 장치의 구성 요소

  • 프로그램 카운터 PC, Program Counter
    • 다음에 수행될 명령어가 저장되어 있는 주 기억 장치에 주소 저장
  • 명령어 레지스터 IR, Instruction Register
    • 주 기억 장치에서 인출되어 현재 실행 중인 명령어 저장
  • 제어 기억 장치 control memory
    • 마이크로 연산의 집합을 저장하고 있는 기억 장치
      • ROM으로 구현
  • 명령어 해독기
    • 주어진 명령어를 제어 기억 장치의 해당 마이크로 명령이 시작하는 주소로 매핑해 주는 것
  • 주소 결정 회로
    • 명령어에 포함된 주소 정보, 제어 단어와 연결된 주소 정보, 처리 장치 구동 후 결과로 나오는 상태 비트 등으로부터 제어 기억 장치의 다음 수행할 마이크로 명령의 주소를 생성
  • 제어 기억 장치 주소 레지스터 CMAR
    • 제어 기억 장치에서 다음에 수행할 마이크로 명령의 위치를 가리키는 주소 저장
  • 제어 기억 장치 데이터 레지스터 CMDR
    • 제어 기억 장치에서 가져온 다음 수행할 마이크로 연산 저장
    • CMDR 없이 제어 기억 장치의 출력이 직접 다른 장치들로 연결 가능

제어 장치의 구성

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입 출력 장치 및 병렬 처리

입 출력 시스템

  • 기본 입 출력 시스템의 구성도

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입 출력 시스템의 기본 구성 요소

  • 입 출력 장치
    • 사용자와 컴퓨터 시스템을 연결해 주는 장치
      • 키보드, 마우스, 모니터, 프린터, 디스크 등
  • 입 출력 장치 제어기
    • 상이한 기계적/전자적 특성을 가진 입 출력 장치를 물리적/전자적으로 제어해서 구동 시키는 작업을 수행하는 기기
      • 모터 회전, 헤드 이동, 입출력 매체의 위치 정렬 등의 작업 수행
      • 제어기가 입 출력 장치에 포함된 경우 및 하나의 제어기로 여러 입 출력 장치를 제어하는 경우도 존재
  • 입 출력 장치 인터페이스
    • 입 출력 장치와 중앙 처리 장치/주 기억 장치 사이의 데이터 전송 속도, 데이터 처리 단위, 오류 확률의 차이를 상쇄해서 올바른 전송을 위한 방법 제공
  • 입 출력 버스
    • 입 출력 전용으로 사용되는 정보 회선의 묶음
      • 입 출력 장치와 중앙 처리 장치 사이의 정보 교환에 사용
    • 여러 장치에 의한 버스 사용 충돌을 막기 위한 중재기가 필요

입출력 제어 방식

  • CPU에 의한 제어
    • 독립된 입출력 제어기가 없이 입 출력 장치의 정보가 CPU를 통해 주 기억 장치에 쓰고 읽혀지는 방식
    • CPU의 관여 시점
      • 프로그램에 의한 방식
        • CPU가 주기적으로 입 출력 장치에 신호를 보내 입출력 여부를 물어보는 방식
      • 인터럽트에 의한 방식
        • 입 출력 장치가 인터럽트를 통해 입출력 요청이 있을 때만 CPU가 하던 일을 중단하고 해당 장치와 연락하는 방식
  • DMA 방식 (Direct Memory Access)
    • 입 출력 장치가 주 기억 장치와 직접 연결
    • CPU는 두 장치 간의 초기 설정 및 허가에만 관여
    • 직접적인 정보의 이동은 장치 간에 DMA 제어기가 해결
  • 채널 방식
    • 채널(입출력 전용의 별도 프로세서) 사용
      • 정보 전송 통로 제공 및 CPU와 같은 산술/논리/분기 연산 작업도 수행 가능

병렬 처리

  • 파이프라인 처리기 pipeline processor
    • 프로그램 내에 내재하고 있는 시간적 병렬성을 활용하는 방법
    • CPU 내의 하드웨어 요소의 일부를 파이프라인 형태로 구성하여 프로그램 수행에 필요한 작업을 시간적으로 중첩하여 수행 시키는 처리기
    • 하나의 연산을 서로 다른 기능을 가진 여러 개의 단계(세그먼트)로 분할하여, 각 단계가 동시에 서로 다른 데이터를 취급하도록 함
      • 현재 명령의 특정 단계가 끝나고 다음 단계로 넘어가면 바로 다른 명령을 불러들여서 해당 단계를 동시에 처리하는 방식
      • 연달아 수행될 명령어들은 서로 간의 간섭이 없어야 함

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  • 멀티 코어 구조
    • 하나의 CPU에 2개 이상의 코어를 넣어서 동시에 여러 개의 명령어를 처리할 수 있는 구조
      • 코어
        • CPU의 일부분으로 명령을 가져와 수행하는 회로
      • 각 코어는 수행 중인 응용 프로그램의 프로세스나 스레드를 하나씩 담당
  • GPGPU General Purpose computing on Graphics Processing Unit
    • 그래픽스 처리 장치를 사용한 범용 연산
    • 그래픽 카드의 고도의 병렬 처리 능력을 연산에 사용하는 기술

정리 하기

  • 명령어
    • 명령어 집합 구조
      • 내장 프로그램 개념으로부터 직접적으로 도출된 개념
      • 컴퓨터 시스템 내에 정의된 기본적인 명령어들의 집합
    • CISC ↔ RISC
      • 복합 명령어 집합 컴퓨터(CISC)와 단축 명령어 집합 컴퓨터(RISC)의 특징 비교
    • 명령어 종류와 형식
      • 데이터 전송 명령어
      • 데이터 처리 명령어
      • 프로그램 제어 명령어
      • 입출력 명령어
      • 기본 형식
        • (연산자 코드, 오퍼랜드)
        • 오퍼랜드 개수에 따른 구분 (3-주소, 2-주소, 1-주소, 0-주소)
    • 주소 지정 방식
      • 연산에 사용될 데이터가 기억 장치의 어디에 위치하는 지를 지정하는 방법
        • 즉시, 레지스터, 직접, 상대, 간접 주소 지정 방식
  • 중앙 처리 장치
    • 명령어 구현 방법
      • 마이크로 프로그램
        • 제어 기억 장치에 저장된 비트 패턴(마이크로 연산)으로 가동
        • CISC에서 주로 사용
      • 직접 회로
        • 연산과 명령어 수행 회로가 기억 장치에 의존하지 않고 직접 구성된 제어 회로에 의해 기동
        • RISC에서 주로 사용
    • 특수 레지스터
      • AC (Accumulator)
        • 데이터나 연산 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터
      • PC (Program Counter)
        • 다음에 수행될 명령어가 저장되어 있는 주 기억 장치의 주소 저장
      • IR (Instruction Register)
        • 주 기억 장치에서 인출되어 현재 실행 중인 명령어 저장
      • MAR (Memory Address Register)
        • 현재의 PC 내용을 시스템 버스의 주소 버스로 출력하기 전에 일시적으로 저장
      • MBR (Memory Buffer Register)
        • 기억 장치에 저장될 또는 기억 장치에서 읽어온 데이터를 임시로 저장
    • 제어 단어와 처리 장치 구성
      • 마이크로 연산을 처리 장치에 직접 다루기 위해 필요
      • 각 마이크로 연산은 제어 단어와 일대일 매핑
    • 제어 장치
      • 기능
        • 메모리에 저장 된 명령을 순차적으로 가져와 수행하는 것 통제
        • 처리 장치 구동 및 레지스터 값 갱신
        • 다음 수행할 명령의 주소 정보 생성
      • 명령어 사이클(인출-해독-실행-저장)
        • 명령어가 CPU에 의해 처리되는 과정
      • 구성 요소
        • 프로그램 카운터(PC)
        • 명령어 레지스터(IR)
        • 제어 기억 장치(control memory)
        • 명령어 해독기
        • 주소 결정 회로
        • 제어 기억 장치 주소 레지스터(CMAR)
        • 제어 기억 장치 데이터 레지스터(CMDR)
      • 동작
  • 입 출력 장치 및 병렬 처리
    • 입 출력 시스템의 구성 요소
      • 입 출력 장치
        • 사용자와 컴퓨터 시스템을 연결해 주는 장치
      • 입 출력 장치 제어기
        • 상이한 특성을 가진 입 출력 장치를 물리적/전자적으로 제어
      • 입 출력 장치 인터페이스
        • 입 출력 장치와 중앙 처리 장치/주 기억 장치 사이의 데이터 전송 속도, 처리 단위, 오류 확률 차이 상쇄
      • 입 출력 버스
        • 입 출력 전용으로 사용되는 정보 회선의 묶음
    • 입출력 제어 방식
      • CPU(프로그램, 인터럽트)
        • CPU가 직접 제어
          • 프로그램에 의한 방식
          • 인터럽트에 의한 방식
      • DMA (Direct Memory Access)
        • 입 출력 장치가 주 기억 장치와 직접 연결
        • CPU는 초기 설정 및 허가만 관여
      • 채널
        • 입출력 전용 프로세서(채널)를 사용하여 데이터 전송 및 산술/논리/분기 연산 수행
    • 병렬 처리
      • 파이프라인 처리
        • 프로그램 내 시간적 병렬성을 활용
        • CPU 하드웨어 요소를 파이프라인 형태로 구성하여 작업 시간 중첩 수행
      • 멀티 코어 구조
        • 하나의 CPU에 2개 이상의 코어를 넣어 동시에 여러 명령어 처리
      • GPGPU
        • 그래픽스 처리 장치를 사용한 범용 연산, 그래픽 카드의 고도 병렬 처리 능력 활용



연습 문제

  1. 연산의 대상이 되는 데이터를 누산기에서 가져오고, 결과를 누산기에 저장하는 방식의 명령어 형식은?

    a. 1-주소 명령어

    • 연산의 대상이 되는 데이터를 어디서 추출하고 결과를 어디에 저장할 지에 따라, 즉 오퍼랜드의 개수에 따라 명령어 형식은 0/1/2/3-주소 명령어로 구분할 수 있음
    • 0-주소 명령어
      • 스택 구조의 컴퓨터에서 사용
    • 1-주소 명령어
      • 누산기(AC)를 이용하는 형식
    • 2-주소 명령어
      • 가장 보편적으로 사용되는 형식
    • 3-주소 명령어
      • 프로그램의 길이가 가장 짧음

  2. 주소 지정 방식 중에서 두 번의 기억 장치 접근이 필요한 것은?

    a. 간접 주소 지정 방식

    • 간접 주소 지정 방식은 명령어의 오퍼랜드의 내용이 실제 데이터가 저장된 기억 장치의 주소를 가지고 있는 기억 장치의 주소를 나타내기 때문에 두 번의 기억 장치 접근을 통해서 실제 데이터를 얻기 때문에 처리 속도가 가장 느림
    • 주소 지정 방식에 따른 접근 속도의 비교(감소 순 나열)
      • 즉시 주소 지정 방식 → 레지스터 주소 지정 방식 → 직접 주소 지정 방식 → 상대 주소 지정 방식 → 간접 주소 지정 방식

  3. 주 기억 장치에서 가져와서 현재 실행 중인 명령어를 저장하고 있는 레지스터는?

    a. IR

    • CPU 내에서 특별한 기능을 수행하는 특수 레지스터로서는 다음과 같은 것들이 있음
      • 누산기(AC)
        • 데이터나 연산 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터로서, 입력 장치로부터 데이터를 받아들이거나 출력 장치로 데이터를 전송하는 데 사용함
        • CPU가 연산을 수행한 후 그 결과는 반드시 누산기에 저장 됨
      • 프로그램 카운터(PC)
        • 다음에 수행 될 명령어가 저장 되어 있는 주 기억 장치의 주소를 저장하고 있는 레지스터
      • 명령어 레지스터(IR)
        • 주 기억 장치에서 가져와서 현재 실행 중인 명령어를 저장하고 있는 레지스터
      • 기억 장치 버퍼 레지스터(MBR)
        • 기억 장치에 저장 될 또는 기억 장치에 읽어온 데이터를 임시로 저장하는 레지스터
      • 기억 장치 주소 레지스터(MAR)
        • 현재 프로그램 카운터(PC)의 내용을 시스템 버스의 주소 버스로 출력 되기 전에 일시적으로 저장 되는 레지스터

  4. 제어 장치의 명령어 사이클을 올바르게 나열한 것은?

    a. 인출 – 해독 – 실행 - 저장

    • 명령어 사이클
      • 인출 – 해독 – 실행 - 저장
    • 제어 장치는 처리 장치 및 기억 장치와 연결 되어 있어서 기억 장치로부터 다음에 수행할 명령어를 가져와서(인출, fetch) 상응하는 마이크로 연산들로 해독(decode)한 후 수행(execute)하고 레지스터에 다시 저장하는 과정을 반복 수행함

  5. 입 출력 제어 방식 중에서 입 출력 전용의 별도 프로세서를 사용하기 때문에 CPU와 같은 다양한 연산 작업도 수행 가능한 것은? 

    a. 채널 방식

    • 입 출력 제어 방식
      • CPU를 통한 제어
        • 입 출력 장치의 정보가 CPU를 통해 주 기억 장치에 쓰고 읽혀지는 방식
      • 프로그램에 의한 방식
        • CPU가 주기적으로 입 출력 장치에 신호를 보내 입출력이 필요한 지를 물어보는 방식
      • 인터럽트 방식
        • 입 출력 장치가 인터럽트를 걸 때만 CPU가 해당 장치와 연락하는 방식
      • DMA 방식
        • 작업을 수행하다가 CPU가 입 출력을 원할 때 DMA 제어기에게 입 출력을 지시하고, CPU는 다른 작업을 처리
        • 지시를 받은 DMA 제어기는 CPU를 거치지 않고 주 기억 장치와 입 출력 장치 사이의 데이터 전송을 수행
        • 전송이 끝나면 DMA 제어기는 CPU에게 인터럽트 신호를 보냄으로써 동작을 마치고, 신호를 받은 CPU는 입출력 요청 이후의 작업을 재개함
      • 채널 방식
        • 입출력 전용의 별도의 프로세서(채널)를 사용하는 방식으로, 입출력에 대한 CPU의 부담이 거의 없으나 하드웨어적인 비용이 증가하는 단점이 있음



정리 하기

  • 명령어
    • 명령어 집합
      • 컴퓨터 시스템 내에 정의된 기본적인 명령어들의 집합
      • 명령어 집합이 정의되면 그에 상응하는 하드웨어 구조가 결정됨 → CISC, RISC
    • 명령어 형식
      • 연산자 코드와 오퍼랜드로 구성
      • 오퍼랜드의 개수에 따른 구분
        • 3-주소 명령어
        • 2-주소 명령어
        • 1-주소 명령어
        • 0-주소 명령어
      • 명령어의 메모리 표현
        • 각 연산자에게 고유의 이진 패턴이 부여되고, 주 기억 장치의 주소와 레지스터도 고유의 이진 패턴이 부여되며, 이런 연산자 코드-오퍼랜드 쌍이 2진수의 나열의 형태로 표현되어 주 기억 장치에 저장됨
    • 주소 지정 방식
      • 연산에 사용 될 데이터가 기억 장치의 어디에 위치하는 지를 지정하는 방식
      • 종류
        • 즉시 주소 지정 방식
        • 직접 주소 지정 방식
        • 간접 주소 지정 방식
        • 레지스터 주소 지정 방식
        • 레지스터 간접 주소 지정 방식
        • 상대 주소 지정 방식
          • 인덱스 된 주소 지정 방식
          • 베이스 레지스터 주소 지정 방식
  • 중앙 처리 장치
    • 명령어의 구현 방법
      • 마이크로 프로그램에 의한 제어 장치
        • 연산과 명령어 수행 순서 조작 회로가 제어 기억 장치에 저장된 마이크로 프로그램으로 기동하는 장치
      • 직접 회로로 구성된 제어 장치
        • 연산과 명령어 수행 회로가 직접 구성된 제어 회로에 의해 기동하는 장치
    • 레지스터
      • 범용 레지스터와 특수 레지스터로 구분
      • 특수 레지스터의 종류
        • 누산기(AC)
        • 기억 장치 버퍼 레지스터(MBR)
        • 기억 장치 주소 레지스터(MAR)
        • 프로그램 카운터(PC)
        • 명령어 레지스터(IR)
    • 처리 장치
      • 연산 장치(ALU) + 레지스터
      • 수행 되는 모든 연산의 기능은 비트 패턴으로 이루어진 마이크로 연산으로 구현
      • 각 마이크로 연산은 처리 장치 내의 각종 논리 회로와 연결되어 하드웨어를 직접적으로 통제할 수 있는 제어 단어로 일대일 매핑 되어 있음
    • 제어 장치
      • 기본 기능
        1. 처리 장치를 구동해서 특정 연산을 수행한 후 처리 장치 내의 레지스터 값을 갱신하고 연산 결과를 출력
        2. 현재 명령을 수행한 후 다음에 수행할 명령의 주소 정보를 생성
      • 명령어 사이클
        • 인출 – 해독 – 실행 – 저장
      • 구성 요소
        • PC
        • IR
        • 명령어 해독기
        • 주소 결정 회로
        • 제어 기억 장치
        • 제어 기억 장치 주소 레지스터
        • 제어 기억 장치 데이터 레지스터
  • 입 출력 장치 및 병렬 처리
    • 입 출력 시스템의 기본 구성 요소
      • 입 출력 장치
      • 입 출력 장치 제어기
      • 입 출력 장치 인터페이스
      • 입 출력 버스
    • 입 출력 제어 방식
      • CPU에 의한 방식
        • 입 출력 장치의 정보가 CPU를 통해 주 기억 장치에 쓰고 읽혀지는 방식
          • 프로그램에 의한 방식과 인터럽트에 의한 방식으로 구분
      • DMA 방식
        • 입 출력 장치가 주 기억 장치와 직접 연결되어 CPU는 두 장치 간의 초기 설정 및 허가에만 관여하고 직접적인 정보의 이동은 장치 간에 DMA 제어기가 처리하는 방식
      • 채널 방식
        • 채널이라는 입 출력 전용의 별도 프로세서를 사용하는 방식
          • 정보 전송 통로 제공 및 CPU와 같은 연산 작업도 수행 가능
    • 병렬 처리
      • 파이프라인 처리기
        • 프로그램 내에 내재하고 있는 시간적 병렬성을 활용
        • 하나의 연산을 서로 다른 기능을 가진 여러 개의 단계로 분할하여 각 단계가 동시에 서로 다른 데이터를 취급하도록 하여 처리 속도의 향상을 도모
Computer Science, CS Theory
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[컴퓨터과학 개론] 9강 - 컴퓨터 구조

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