[Hardware] CPU

CPU (Central Processing Unit)

● 중앙 처리 장치(Central Processing Unit), 서버의 핵심 계산 장치인 하드웨어 구성 요소

● 데이터를 디지털 신호로 변환하고 이에 대한 수학적 연산을 수행

● 모든 컴퓨팅 장치의 두뇌 역할

 

● 구성 요소 

  ○ 제어 장치 : - 명령 처리 관리 및 CPU 내부 및 다른 컴퓨터 구성 요소들 간의 데이터 흐름 조정

                       - 명령 디코더 구성 요소가 메모리에서 가져온 명령을 해석하여 CPU가 실행 가능하게
                         마이크로 연산으로 변환

 

  ○ 레지스터(Register)

    - CPU 내의 소형 고속 메모리 저장 위치

    - 현재 작업 중인 데이터를 보관, 데이터에 빠르게 엑세스 가능

    - 레지스터의 유형 : 1) 운영 데이터 보관하는 범용 레지스터

                                   2) 현재 처리 중인 명령을 보관하는 명령 레지스터

                                   3) 다음에 가져올 명령어의 메모리 주소를 보관하는 프로그램 카운터

 

  ○ 산술 논리 장치(ALU) : 데이터에 대한 기본 산술 연산과 논리 연산을 수행

  ○ 메모리 관리 장치 : CPU와 RAM의 상호 작용 관리 등 메모리 관련 작업 처리

  ○ 클럭 : CPU는 클럭 신호를 사용하여 내부 작업을 동기화

     - 클럭 속도 측정 단위 : Hz(헤르츠), CPU에서 실행할 수 있는 초당 명령 수

 

 

CPU 작동 원리

● 다른 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 프로그램과 함께 작동하여 데이터를 처리하고,
   전자 디바이스 내의 정보 흐름을 관리

 

● 코어 프로세서 사이클

  ○  Take 명령어 : 메모리에서 명령어를 가져온다.

      - 명령어 : 특정 작업의 이진 코드

      - 제어 디바이스는 명령을 해석, 수행할 작업을 결정

 

  ○ 명령어 처리 : 가져온 데이터에 대해 지정된 작업을 수행

      → 수학적 계산, 논리적 비교, 데이터 조작, 레지스터 또는 메모리 위치간의 데이터 전송 수행

 

  ○ 결과 저장 : 명령을 실행한 후, 결과를 메모리에 저장 및 새 데이터로 특정 레지스터를 업데이트

       - 프로그램 카운터(PC)는 가져올 다음 명령의 주소를 가리키도록 업데이트

       - 사이클을 반복하여 명령을 가져오고, 디코딩, 순차적으로 실행

 

● 제어 흐름 명령 처리

  - 인터럽트(interrupt) : 마이크로프로세서(CPU)가 프로그램을 실행하는 도중,
                                     입출력 하드웨어 등의 장치에 예외 상황이 발생하여 처리가 필요할 때,
                                     마이크로프로세서에게 알려 처리할 수 있도록 하는 것

  - 인터럽트 발생 시, CPU는 현재 작업을 일시적으로 중단하고 상태 저장

      → 인터럽트를 처리한 후, 이전 작업을 재개

 

● Thread, 병렬 처리 및 명령 파이프라이닝

출처 : AWS

 

 - CPU에서 병렬 처리 성능을 정하는 x코어 x스레드 → 4코어 8스레드, 6코어 12스레드, 8코어 16스레드 등

 

 

참고 사이트

https://aws.amazon.com/ko/what-is/cpu/

CPU란?- 중앙 처리 장치 설명 - AWS