2008. 11. 16. 20:14 :: 컴퓨터 구조
토요일, 일요일 앓아 누워 있어서 일요일에 블로그를 올리지 못했네여...감기들 조심하세요..(이래서 미리미리 올렸어야 했나...하지만 월요일에 옥상서...) 아무튼 지난 시간에도 이야기 했듯이 궂이 디지털 부속품과 데이터의 표현, 레지스터 전송과 마이크로 연산 부분은 건너뗘야 할거 같습니다. 일단은 너무 전자 회로쪽에 치우쳐도 있고 이대로 가서는 시그가 완료될 때까지 못 맡칠거 같기도 하고요 그럼 기본 컴퓨터의 구조와 설계로 넘어가도록 하겠습니다.
기본 컴퓨터의 구조와 설계(첫번째 명령어 코드)
컴퓨터의 구조는
1. 내부 레지스터
2. 타이밍과 제어구조
3. 명령어 집합
으로 되어지고 앞으로 얘기할 컴퓨터는 우리가 알고있는 pc에 비해 규모가 작지만 설계 과정을 단순하게 보여줄 수 있는 이점이 있습니다. ㅋㅋ(16비트 컴퓨터 정도지요)
디지털 시스템의 내부 조직은 레지스터 안에 저장된 데이처를 가지고 수행되는 마이크로 연산(레지스터에 저장된 데이타를 가지고 실행되는 동작 : 시프트, 카운트, 클리어, 로드)의 시퀀스에 의해 정의 되어집니다. 그렇다면 컴퓨터는 일반적인 용도의 시스템으로 다양한 마이크로 연산을 실행할 수 있고 수행할 연산의 특수한 시퀀스를 명령할 수 도 있습니다. 그리고 시스템의 사용자는 원하는 연산과 피연산자, 처리되는 순서를 기술한 명령어의 집합인 프로그램에 의해서 처리 과정을 제어할 수 있습니다.
그렇다면 명령어의 집합인 프로그램에서의 명령어 정확히 말하면 컴퓨터 명령어란 무엇일까요? 바로 컴퓨터에 대한 일련의 마이크로 연산을 기술한 이진 코드라고 할 수 있습니다. 또한 데이터와 함께 메모리에 저장이 되어있고 제어신호에 의해 제어 레지스터에 옮겨지고 해석되어 제어 함수를 발생함으로서 실행이 됩니다. 이와 같이 명령어를 저장하여 실행하는 개념을 내장 프로그램 이라고 하며 범용 컴퓨터의 가장 중요한 특성이기도 합니다.
앞서 설명한 내용으로 인해서 명령어란 곧 명령어 코드라는 것을 알게 되었습니다. 명령어 코드는 계속 반복되는 이야기지만 컴퓨터에게 어떤 특별한 동작을 수행할 것을 알리는 비트들의 집합으로서 여러 개의 부분으로 나뉘어지는데, 그 중 가장 기본적인 부분은 연산코드 부분입니다.
연산코드는 가감승제나 시프트, 보수 등과 같은 동작을 저의한 비트들의 집합으로서 이 연산 코드 부분이 n 비트로 구성되면 최대한 2^n개의 서로 다른 연산을 실행할 수 있습니다. 또한 하나의 연산코드는 마이크로 연산의 집합으로 볼 수 있기 때문에 때때로 매크로 연산이라고 불리기도 합니다.(햇갈리기 시작...)
명령어코드 이야기를 계속 하자면 명령어코드의 연산부는 실행될 연산을 기술하고 있는데 이러한 연산은 메모리 또는 프로세서 레지스터 안에 저장된 데이차를 가지고 실행되므로 명령어코드는 연산 뿐만 아니라 피연산자가 저장된 레지스터나 메모리 워드, 또한 연산 결과가 저장될 장소를 기술해야 합니다. 이와 같이 여러 개의 부분으로 구성된 명령어 코드의 구성형식은 컴퓨터의 구조 설계자에 의해 결정이 되어 집니다.
저장 프로그램 구조에 대해서 살표볼까요
컴퓨터의 가장 간단한 구성은 단 한 개의 프로세서 레지스터를 가짐으로서 두 개의 부분으로 구성된 명령어 코드를 사용하는 것입니다. 이때 한 부분은 실행할 연산을 그리고 다른 한 부분은 피연산자가 저장된 메모리내의 주소를 기술하게 되는데 메모리로 부터 읽혀진 피연산자 부분은 레지스터에 저장된 데이터와 연산을 실행하게 됩니다. 위의 그림에서 보듯이 4096워드를 가진 기억 장치에 대해서 12비트 주소가(2^12=4096)필요합니다. 16비트 워드를 사용한다면 4비트가 남음으로 총 16가지의 서로 다른 연산을 하게 됩니다. 여기서 한 개의 프로세스 레지스러를 누산기(accumulator 또는 AC)라고 하며 명령어 코드 구성 형식은 4비트로 이루어진 opcode(실행할 연산)와 address(피연산자가 저장된 메모리 주소)로 이루어져 있어서 Address에 의해 지정된 메모리에 데이터와 AC에 저장된 데이터사에에 opcode가 지정한 연산을 수행하게 됩니다.
여기서 유효주소라는 개념이 등장하게 되는데 아주 중요하죠 유효주소란 계산형 명령어에서의 피연산자의 주소와 분기형 명령어에서 목적주소를 뜻합니다.
다음에는 5번째 이야기 part2 컴퓨터 레지스터에 대해서 이야기 하도록 하겠습니다.
