컴퓨터의 구조 - [제9강] 중앙처리장치(3)

컴퓨터의 구조 - [제9강] 중앙처리장치(3)

간단한 컴퓨터의 설계 ․CISC와 RISC의 비교

컴퓨터의 구조 용어정리

명령어 파이프라이닝

컴퓨터에 있어서 파이프라인(pipeline)구조는 CPU의 처리속도 를 향상시키기 위한 방법 중의 하나로서, CPU의 내부 하드웨어를 여러 단계로 나누어 처리하는 기술이다.

2 단계 명령어 파이프라인

명령어 수행 사이클을 명령어 인출 단계와 명령어 실행단계라는 두 개의 독립적인 파이프라인 모듈로 분리하여 수행하는 방법이다.

4 단계 명령어 파이프라인

명령어 수행 단계를 4단계, 즉 명령어 인출, 명령어 해독, 오퍼랜드인출, 실행 단계로 나누어 수행하는 방법이다.

6 단계 명령어 파이프라인

단계 명령어 파이프라인 명령어 수행 단계를 6 단계, 즉 FI(Fetch Instruction)단계, DI(Decode Instruction)단계, CO(Calculate Operand)단계, FO(Fetch Operand)단계, EI(Execute Instruction)단계, WO(Write Operand) 단계로 나누어 수행하는 방법이다.

요점정리

• 파이프라이닝(pipelining)은 어떤 일을 실행하는데 있어서 하나의 일을 여러 단계로 나누어, 중첩되게 실행함으로써 성능을 높이는 방법이다.
• 명령어 파이프라이닝(instruction pipelining)은 CPU의 내부 하드웨어를 여러 단계로 나누어 처리하는 기술을 말한다.
• 명령어 파이프라이닝을 수행 단계별로 나누면 2단계, 4단계, 6단계 명령어 파이프라인이 있다.
• CISC 방식은 연산에 처리되는 복잡한 명령어들을 수백 개 이상 탑재하고 있으므로 명령어 개수의 증가에 따라 처리기 내부구조가 매우 복잡하게 되고, 고속으로 작동되는 처리기를 만들기가 힘들어 속도 향상에 한계가 있다.
• RISC는 CISC의 복잡한 명령어를 단순화하여, 명령어의 수를 줄이고 하드웨어를 간단하게 개선함으로서 처리 속도의 향상을 도모할 수 있다.

연습문제

• 

  다음 중 RISC 방식의 특징에 대한 설명으로 올바른 것은?

  답을 체크하세요

  1. 상대적으로 많은 수의 명령어 집합을 가지고 있다.
  2. 고정된 길이의 명령어로 구성되어 있다.
  3. 파이프라인 수행에 적합하지 않다.
  4. 제어장치가 마이크로프로그램 방식으로 설계되었다.

  정답 :

  ②

  가, 다, 라는 CISC 방식의 특징들이다.

• 

  아래 그림에 대한 설명으로 부적절한 것은?
  

  설명

  

  
  

  답을 체크하세요

  1. 파이프라인의 실행 패턴을 보여 주는 그림이다.
  2. 이 구조의 이용률이 가장 높은 때는 1, 9번째 클럭 주기이다.
  3. 7개의 마이크로 연산이 모두 수행된다.
  4. 1번째 클럭 주기에서 첫 번째 마이크로 연산이 오퍼랜드 읽기 단계에 있다.

  정답 :

  ②

  위 그림은 어떤 파이프라인의 실행 흐름을 보여주는 것으로서, 이 구조에 있어서 이용률이
  가장 높은 때는 3,4,5,6,7 클럭 주기이다.