[ComputerScience] CPU

CPU

CPU(Central Processing Unit, 중앙처리장치)는 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 핵심 부품으로, 데이터를 읽고 해석하며, 명령어를 실행하는 역할을 담당합니다.

프로그램이 실행될 때 모든 연산과 제어 작업은 CPU를 중심으로 이루어지며, 이 과정을 통해 컴퓨터는 작업을 수행할 수 있습니다.

주요 구성 요소

CPU는 크게 세 가지 주요 구성 요소로 나눌 수 있습니다.
각각의 역할을 이해하면 CPU가 어떤 방식으로 데이터를 처리하고 프로그램을 실행하는지 알 수 있습니다.

산술논리연산장치

산술논리연산장치(ALU, Arithmetic and Logic Unit)는 말 그대로 CPU 내부의 계산기라고 볼 수 있습니다.
이 장치는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 산술 연산과 AND, OR, NOT 같은 논리 연산을 처리합니다.

프로그램이 실행되면서 발생하는 모든 연산은 ALU를 거치며, CPU가 명령어를 처리할 때 실질적인 계산을 담당합니다.

제어장치

제어장치(CU, Control Unit)은 지휘자 역할을 수행합니다.
프로그램으로부터 전달된 명령어를 해석하고, CPU 내부와 메모리, 입출력 장치 등에 제어 신호를 보내 각 구성 요소가 올바르게 동작하도록 조율합니다.

CPU가 언제, 어떤 데이터를 처리해야할지를 지시하는 핵심 장치입니다.

레지스터

레지스터(Register)는 CPU 내부에 존재하는 고속 임시 저장장치입니다.

프로그램 실행 도중 필요한 중간 계산값, 명령어, 메모리 주소 등을 저장하여 CPU가 빠르게 접근하고 처리할 수 있도록 중간값을 저장합니다.

CPU 내에는 여러 개의 레지스터가 존재하며, 각 레지스터는 고유한 역할을 가지고 있습니다.

주요 용어

CPU 활용률

CPU 활용률(CPU Utilization)은 CPU가 실제로 작업을 수행하는 시간의 비율을 의미합니다.

운영체제는 CPU 집중 프로세스와 I/O 집중 프로세스를 균형 있게 스케줄링하여 CPU가 유휴상태에 머무는 시간을 줄이고 활용률을 극대화합니다.

CPU 버스트

CPU 버스트(CPU Burst)는 프로세스가 CPU를 이용하는 작업입니다.

입출력 버스트

입출력 버스트(I/O Burst)는 입출력장치를 기다리는 작업입니다.