[CS] CPU의 기본 구조 / 네트워크 7계층

WIL(Weekly I Learned)

CPU의 기본구조

• CPU는 중앙 처리 장치로 컴퓨터에서 가장 중요한 역할

  ALU

• 각종 산술 및 논리 연산을 수행하는 하드웨어 모듈
• (AND / OR / XOR / NOT)등을 구분

레지스터

• CPU 접근 속도가 가장 빠름
• CPU 내부에 존재하므로 크기와 개수 제한 존재

제어 유니트

• 명령어를 해석하고 실행하기 위한 제어 신호를 순차적으로 발생시키는 하드웨어 모듈

명령어 실행

• CPU는 명령어 실행을 컴퓨터의 전원이 끊기거나 치명적인 오류가 발생하기 전까지 무한 반복
• 인출 사이클과 실행 사이클로 나뉨

명령어 실행 레지스터

1. 프로그램 카운터 - 다음 fetch할 명령어의 주소를 담고 있는 레지스터
2. 누산기 - 데이터를 임시적으로 저장하는 temp 레지스터
3. 명령어 레지스터 - 가장 최근 인출된 명령어ㅓ 코드가 저장되어 있는 레지스터
4. 기억장치 주소 레지스터 - 시스템 주소 버스로 출력되기 전 명령어를 일시적으로 저장
5. 기억장치 버퍼 레지스터 - 기억장치로 부터 읽혀진 데이터를 일시적으로 저장

인출 사이클

1. PC -> 기억장치 주소 레지스터 : CPU 내부 버스를 통해 전달
2. 기억장치 주소 레지스터 -> 기억장치 버퍼 레지스터 : 주소가 지정한 기억장치로부터 명령어를 인출, 전송
3. 기억장치 버퍼 레지스터 -> 명령어 레지스터

실행 사이클

1. 데이터 이동 - 기억장치에 저장된 데이터를 CPU 내부 레지스터로 이동하는 명령어
2. 데이터 처리 - 누산기 레지스터의 내용을 기억장치에 저장하는 명령어
3. 데이터 저장 - 기억장치에 저장된 데이터를 AC의 내용과 더하여 결과를 AC에 저장하는 명령어
4. 프로그램 제어 - 주소가 가리키는 위치의 명령어로 실행 순서를 변경하는 분기 명령어

파이프라이닝?

• 명령어를 순차적으로 실행하는 프로세서에 적용되는 기술
• 한번에 하나의 명령어만 실행하는 것이 아니라 다른 명령어의 실행을 시작하는 방식으로 동시에 여러 개의 명령어를 실행
• 슈퍼스칼라 - 여러 파이프라인을 독립적으로 실행하여 프로그램과 다른 순서로 명령어를 실행 -> 동시처리로 명령어 처리 속도를 향상

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네트워크 7계층

• 네트워크에서 일어나는 과정을 7가지로 나눈 것
• 통신이 일어나는 과정을 단계별로 파악이 가능
• 특정 단계에서 이상이 생겼을때 수정이 용이

물리 계층 (1계층)

• 매체 접근에 있어 기계적, 전기적, 물리적 절차를 규정
• 랜선, 허브, 리피터
• 데이터를 비트 스트림으로 변환

데이터 링크 계층 (2계층)

• 흐름제어, 오류제어, 회신제어 수행
• 인접 노드간 신뢰성 있는 전송 제어
• 두 지점 간의 통신을 위해서 MAC 주소 사용

네트워크 계층 (3계층)

• 정보 교환 및 중계 기능
• 경로선정, 유통 제어
• 4계층에서 요구하는 서비스 품질 제공을 위해 기능적, 절차적 수행
• IP,ICMP,OSPF,RIP

전송 계층 (4계층)

• 송수신 시스템 간의 논리적 안정과 균일한 서비스 제공
• 데이터 분할 및 조립, 흐름 제어, 오류 검출 및 복구

세션 계층 (5계층)

• 응용 프로세스 간의 연결 접속 및 동기 제어
• 세션 관리, 대화 제어, 동기화
• 연결 세선에서 데이터 교환과 에러 발생 시의 복구를 관리

표현 계층 (6계층)

• 데이터를 어떻게 표현할지 정하는 역할을 하는 계층
• 정보의 형식 설정과 부호 교환, 암호화, 해독

응용 계층 (7계층)

• 최종 사용자와의 상호 작용, 네트워크 서비스 사용 가능
• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 인터페이스 역할
• 웹 브라우저, 카카오톡 같은 네트워크 전송 프로그램