CPU

🧠 CPU 개요

⚙️ 컴퓨터의 핵심 CPU와 폰 노이만 구조

컴퓨터의 핵심 구성 요소는 CPU, 메모리, 디스크입니다. 여기에 I/O 장치를 포함하면 완전한 컴퓨터 시스템을 설명할 수 있습니다. 이 구조를 처음 제안한 사람은 존 폰 노이만(John von Neumann)입니다.

폰 노이만 구조의 핵심 특징:

• 📌 명령어 → 실행 → 결과 저장을 순차적으로 수행
• 📌 명령어와 데이터가 같은 버스로 이동
• 📌 연산은 중앙 처리 장치(CPU)가 수행

---

⏱️ CPU의 속도: Hz와 Clock

CPU의 성능은 클럭 속도와 밀접한 관련이 있습니다.

• Hz(헤르츠): 1초에 얼마나 많은 연산을 수행할 수 있는지 나타내는 단위
  • 예: 3GHz = 1초에 30억 번 연산 가능

• Clock(클럭):
  • 전기적 펄스 신호
  • 클럭 1번 = CPU 명령어 1개 수행
  • 클럭이 빠를수록 처리 속도 ↑

---

🧩 CPU 구성 요소

• 🔢 ALU (산술/논리 연산 장치)
• 🧭 제어 장치 (Control Unit)
• 🗃️ 레지스터 (Register)

🔢 ALU(산술 논리 연산 장치)

• 산술 연산: +, −, ×, ÷
• 논리 연산: AND, OR, XOR 등
• 부동소수점(FPU), 정수 연산 처리
• 연산에 필요한 값은 레지스터에서 읽어옴

🧭 제어 장치(Control Unit)

• 명령어 해석 및 제어 신호 생성
• 구성 요소:

 * PC(Program Counter): 다음 명령 주소
 * IR(Instruction Register): 현재 명령
 * Instruction Decoder: 명령 해석

• 제어 방식:

 * 하드와이어드: 빠르나 유연성 ↓ (RISC에 적합)
 * 마이크로프로그램 방식: 유연성 ↑ (CISC에 적합)

🗃️ 레지스터(Register)

CPU 내부의 초고속 임시 저장장치입니다.

• IR: 현재 명령어 저장
• PC: 다음 명령어 주소
• AC: 연산 결과 저장

---

🛠️ 명령어 수행 과정

CPU는 다음 순서로 명령을 처리합니다:

1. 📥 Fetch – 명령어 읽기
2. 🔍 Decode – 명령 해석
3. 🛠️ Execute – 실행
4. 💾 Write Back – 결과 저장

• 명령어 구성 = Op-code + Operand

 * Op-code: 실행할 작업
 * Operand: 대상 데이터 또는 주소

---

🧱 명령어 구조: RISC와 CISC 비교

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

• 단순 명령어 조합
• 파이프라이닝 최적화
• 하나의 명령 = 한 클럭

CISC (Complex Instruction Set Computer)

• 복잡한 명령어 지원
• 한 명령에 여러 클럭 필요
• 명령어 수 많음

RISC vs CISC

항목	RISC	CISC
명령어 수	적음	많음
실행 속도	빠름	느림
설계 복잡도	단순	복잡
대표 예시	ARM, MIPS	Intel x86

---

🚀 EPIC: RISC의 한계를 넘다

EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing)는 Intel과 HP가 공동 개발한 64비트 아키텍처입니다.

• 병렬 처리 명령어를 컴파일러가 명시
• 128개 이상의 레지스터 사용
• 컴파일 단계에서 병렬 실행 가능한 명령 그룹화
• RISC보다 높은 성능 제공

---

📚 참고 자료

• 💼 IT 면접용 CS PDF
• 📦 AWS 백엔드 강의
• 🤖 ChatGPT 앱 개발 강의
• 📘 백엔드 번역서
• 🎬 기술노트with알렉 유튜브