컴퓨터 CPU 내에 레지스터가 필요한 이유?

🐣 CPU ? 레지스터?

---

컴퓨터 구조 강의에서 다뤘던 개념에 대해서 조금 정리해볼까 한다. 비전공자를 위해서(점차 전공자가 되어가고 있지만 아직 비전공자인..나를 위해서) 주제에 대한 쉬운 위해를 위해서 먼저 CPU에 대한 개념에 대해 살펴보고, 이후에 컴퓨터 CPU 내에 레지스터가 필요한 이유에 대해서 알아보자! 꼬우꼬우~!

cpu 이미지

 

🐣 CPU

---

1. 개념

쉽게 말하면, CPU(중앙 처리 장치)는 컴퓨터의 두뇌

 

중앙처리장치(CPU)는 흔히 컴퓨터의 두뇌라고 불리는데, 프로그램 실행을 허용하는 계산 수행 및 명령 실행을 담당! CPU는 컴퓨터 메모리에서 데이터와 명령을 가져와서 디코딩하여 필요한 작업을 이해한 다음 그에 따라 처리하는 방식으로 작동하고, 이 주기는 초당 수백만 번 반복되므로 컴퓨터는 복잡한 작업을 빠르고 효율적으로 수행 가능함!

CPU의 속도와 효율성은 컴퓨터의 전반적인 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 CPU가 더 빠를수록 초당 더 많은 작업을 처리할 수 있으므로 멀티태스킹, 게임, 까다로운 응용 프로그램 실행과 같은 작업에서 더 나은 성능을 get 할 수 있음!

 

2. 특징

• 계산을 수행하고 명령을 실행하여 프로그램을 실행
• CPU는 제어장치와 산술논리장치(ALU)로 구성 - (연산 장치와 제어 장치)
• 메모리에서 데이터를 가져오고, 디코딩하고, 처리
• CPU 속도가 빨라지면 컴퓨터 성능과 멀티태스킹 능력이 향상

 

 

🐣 CPU 내에 레지스터가 필요한 이유 ?

---

레지스터?

레지스터는 CPU 내의 작고 빠른 저장 위치로 CPU가 처리해야 하는 데이터와 명령을 임시로 보관. 레지스터는 빠른 데이터 접근 및 처리 속도를 향상시키며, 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터 등 다양한 유형 존재. 효율적인 사용은 최적의 CPU 성능을 위해 매우 중요할 수 밖에 없음!

 

1. 데이터 저장 및 조작

레지스터는 현재 CPU에서 처리 중이거나 조작 중인 데이터를 저장하여 빠른 액세스와 효율적인 명령 실행을 가능하게 함!

2. 결과 임시 저장

레지스터는 산술 또는 논리 연산 중에 생성된 중간 결과에 대한 임시 저장소를 제공하여 느린 메모리에 액세스할 필요 없이 복잡한 계산을 용이하게 함!

 

3. 명령 실행

레지스터는 메모리에서 가져온 명령을 실행하는 데 필요한 피연산자와 데이터를 보유하므로 CPU가 자주 메모리에 액세스하지 않고도 데이터에 빠르게 액세스하고 처리 가능!

4. 메모리 위치 지정

메모리 주소 레지스터와 같은 일부 레지스터는 데이터를 가져오거나 저장하기 위한 메모리 위치의 주소를 저장하여 메모리 작업을 용이하게 함!

5. 제어 및 상태 정보

제어 레지스터에는 프로그램 카운터, 플래그, 모드 설정 등 CPU 작동 관리에 필수적인 제어 및 상태 정보가 저장 

6. 프로세서 파이프라인 효율성

레지스터는 명령 실행의 다양한 단계에 데이터를 저장하고 지연을 최소화하며 전반적인 성능을 향상시켜 프로세서 파이프라인 효율성을 최적화하는 데 중요한 역할

 

 

🐣 어떤 것이 가장 중요한 이유일까?

---

위에서 살펴본, CPU 내에서 레지스터가 필요한 이유 중에서 어떤 것이 가장 중요할까? 한번 생각해보면, 데이터 저장과 조작을 생각해 볼 수 있을 것 같다. 

 

🤓 이유를 살펴보면! 레지스터는 CPU 내의 데이터에 대한 기본 저장 위치 역할을 하여 명령 실행 중에 빠른 액세스 및 조작을 가능하게 하는데, 레지스터가 없으면 CPU는 느린 주 메모리의 데이터 액세스에만 의존해야 하므로 처리 속도와 효율성이 크게 저하되기 때문이당! 따라서 데이터를 신속하게 저장하고 조작하는 레지스터의 기능은 CPU 작동과 전체 시스템 성능의 기본이라 생각할 수 있다.

 

그럼오늘도슝슝!