[운영체제] 프로세서(CPU)의 구성과 메모리 계층 구조

저번 시간에는 추상적인 운영체제의 개념에 대해 알아 보았다면, 이번에는 보다 자세한 프로세서의 구성과 메모리 계층 구조를 알아 보자.

 

📌 프로세서(CPU)의 구성

 

 

 

(주의) 아래의 테이블에 언급하는 메모리는 레지스터(메모리 유닛)가 아닌 주 기억 장치(RAM)를 의미한다.

이름	역할
📌 제어 장치(Control Unit, CU)	레지스터와 연산 장치를 제어
📌 레지스터(Registers or Memory Unit)	주소나 명령어를 보관
프로그램 카운터(Program Counter, PC)	다음에 실행할 명령어의 주소를 보관
명령어 레지스터(Instruction Register, IR)	현재 실행 중인 명령어를 보관
메모리 주소 레지스터(Memory Address Register, MAR)	현재 실행 중인 데이터의 주소를 보관
메모리 데이터 레지스터(Memory Data Register, MDR)	메모리에서 가져와 읽거나 메모리에 보내 저장할 데이터를 보관
누산기(Accumulator, ACC)	ALU에서 연산한 데이터를 일시적으로 저장
📌 연산 장치	연산을 수행
산술 & 논리 장치(Arithmetic & Logic Unit, ALU)	실제 수행되는 산술(덧셈을 이용한 사칙연산)과 논리(참/거짓)의 연산을 수행

 

 

📌 메모리 계층 구조

• 위로 올라갈수록 접근 시간이 빨라지지만, 용량이 줄어들고 생산 단가가 높아진다.
• 반면에 아래로 내려갈수록 용량이 커지고 생산 단가가 낮아지지만, 접근 시간이 늘어난다.

Memory Hierarchy Design and its Characteristics | GeeksforGeeks

 

• 이렇게 계층 구조를 나눈 것은 '경제성' 때문이다.
• 성능을 최우선으로 하여 CPU 레지스터로만 컴퓨터 하드웨어를 제작하면 이상적일까? 아마 천문학적인 비용이 들어갈 것이다.
• 따라서 크게 레지스터-캐시-메모리-디스크의 계층 구조로 나누어 경제성과 성능 사이에 가장 효율적인 구조를 만들었다.