챕터2 CPU와 메모리

CPU란 컴퓨터의 두뇌로 모든 것들을 총괄한다.

cpu안에도 여러 기능을 하는 것들이 존재하는데 레지스터와 연산장치, 제어장치 등이 존재한다.

 

레지스터

명령어를 읽고 그 명령어대로 동작하는데 거기엔 메모리를 활용하는 경우도 있다.

그 메모리에서 꺼내온 데이터를 잠시 저장하거나 활용을 하는 곳이 레지스터이다.

즉, CPU 내부에서 임시로 데이터를 저장하는 곳이다.

 

제어장치

cpu의 논리들을 제어하는 장치

 

연산장치

덧셈 뺄셈과 같은 사칙연산과 논리연산을 수행하는 장치

 

레지스터의 종류

주소레지스터

어떤 데이터의 주소를 저장하는 레지스터

데이터레지스터

데이터 값을 저장하는 레지스터

프로그램 카운터

다음에 이루어질 명령어의 주소를 저장하는 레지스터

명령어 레지스터

현재 작동중인 명령어의를 저장하는 레지스터

메모리 주소 레지스터

메모리 관리자가 접근해야 할 메모리의 주소를 저장. 메모리에서 데이터를 가져오거나 반대로 메모리로 데이터를

보낼 때 주소를 지정하기 위해 사용한다.

메모리 버퍼 레지스터

메모리 관리자가 메모리에서 가져온 데이터를 임시로 저장. 메모리에서 가져온 데이터나 메모리로 옮겨 갈

데이터를 임시로 저장한다.

 

버스의 종류

제어버스, 주소버스, 데이터버스가 존재한다. 이것들은 시스템 버스에 속하는 것이다.

시스템버스이다보니 cpu와 주변장치와 메모리간의 데이터 이동을 담당하고 있다.

제어버스에는 다음에 어떤 작업을 할지 지시하는 제어 신호가 오고 간다. 메모리에서 데이터를 가져올 대는 읽기 신호를 보내고, 처리한 데이터를 메모리로 옮겨놓을 때는 쓰기 신호를 보낸다. 그리고 이것은 서로 양방향으로 데이터를 이동시킨다.

주소버스에는 말그대로 주소를 이동하는데 메모리의 데이터를 읽거나 쓸 때 어느 위치에서 작업할 것인지를 알려주는 주소 정보가 오간다. 이것은 단방향이다. 방향은 CPU에서  메모리와 주변장치로만 향한다. 

데이터버스는 각 장치들간의 데이터를 이동하는 신호가 오고간다. 이것은 제어버스와 같이 양방향이다.

 

메모리의 종류

메인메모리는 RAM과 ROM으로 구성돼있다.

RAM은 읽거나 쓸 수 있지만 ROM은 읽기만 가능하다.

그리고 RAM에서 휘발성인지 비휘발성인지에 따라 나눌 수 있다.

 

메모리 보호

메모리를 보호하기 위해 CPU는 현재 진행 중인 작업의 메모리 시작 주소를 경계 레지스터에 저장한 후 작업을 한다.

그리고 마지막 주소까지의 차이를 한계 레지스터에 저장한다.

그래서 사용자가 작업을 하면 이 두 레지스터의 주소 범위를 벗어나는지 점검을 하며 메모리를 보호한다.

 

부팅

운영체제도 결국은 소프트웨어이다.운영체제를 메모리에 올리는 과정을 부팅이라고 한다.

전원을 켜면 롬에 저장된 바이오스가 실행되고 제대로 작동하는지 점검을 한다.

이상이 없으면 마스터 부트 레코드에서 부트스트랩을 메모리에 올려 운영체제를 실행한다.