[시스템 프로그래밍] 컴퓨터 동작의 기본 개념과 명령어 해석

컴퓨터 연산 단위

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1. 비트^bit
   • 0 또는 1을 표현하는 최소 단위
2. 바이트^byte
   • 8개의 비트를 표현하는 단위 (8 bit == 1 byte)
3. 워드^word
   • 컴퓨터가 데이터를 한 번에 처리할 수 있는 단위 (레지스터에 데이터를 한 번에 옮길 수 있는 단위)

컴퓨터 조직

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[그림 1] 컴퓨터 조직

각 장치들은 시스템 버스(주소 버스, 데이터 버스, 제어 버스 등)를 이용하여 상호작용

프로세서는 작업의 효율을 위해 내부에 캐시cache를 두어 최근 명령이나 데이터 저장

1. 1차 캐시
   • 제일 먼저 조사하는 캐시
2. 2차 캐시
   • 1차 캐시에 관련 내용이 없을 경우 2차 캐시 조사
   • 1차보다는 느림
3. 3차 캐시
   • 2차 캐시에도 없으면 3차 캐시 조사
   • 속도가 1차, 2차 대비 느림

그래도 없으면 메인 메모리에서 가져옴

명령어 실행 순서

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Read Cycle: CPU가 RAM의 데이터를 읽어와서 저장
Write Cycle: CPU에서 처리된 데이터를 RAM에 저장

1. 명령어 인출^{Instruction Fetch}
   • IPInstruction Pointer(또는 PCProgram Counter)에서 다음에 실행할 명령어를 읽은 뒤 IR^{Instruction Register}에 저장
2. 명령어 해독^{Instruction Decode}
   • IR에 저장된 명령어의 의미 해독
   • 명령어의 길이를 알 수 있기 때문에 PC 값 증가
3. 데이터 인출^{Data Fetch}
   • 해독된 명령어 인자에 주소가 있는 경우, 해당 주소에 있는 명령이나 데이터를 읽어야 함
4. 실행 사이클^{Execution Cycle}
   • 명령어를 실행할 준비가 된 상태