[컴퓨터 구조] Instruciton

💻Instruction

프로세서의 작동을 설명하는 기본 명령이며, 하드웨어와 소프트웨어 사이에 위치하는 인터페이스이다.

 CPU는 Instruction 사이클을 반복해서 프로그램을 실행한다.

 

Instruction은 opcode와 operand로 이루어져 있다.

 

opcode는 CPU가 수행할 동작을 말하고, operand는 CPU가 명령어를 수행할 대상이다.

 

add $2, $4,$2

위와 같은 Instruction이 있다면, add가 opcode, $2, $4, $2가 operand가 된다.

 

 

💻 Instruction Set Architecture (ISA)

주어진 H/W와 S/W 간의 추상적인 인터페이스로 Machine Language Program을 작성하기 위해 필요한 모든 정보를 일컫는다. 이러한 정보들을 모아 H/W에 주면, H/W가 이것을 실행한다.

단순히 Instructions의 집합뿐만 아니라 register, memory, access 등을 포함한 모든 정보를 말한다.

 

Instruction set들은 다른 프로세서지만 비슷하다. 비슷한H/W 기술을 갖고 있으며, 모든 컴퓨터들이 제공해야하는 공통적인 부분이기도 하다.

 

 

💻 Microarchitecture

• 마이크로아키텍쳐는 컴퓨터의 CPU 또는 이와 관련된 디지털 신호 처리기의 전자 회로에 대한 설명으로 하드웨어 운영에 대해 세세하게 기술이 되어 있다.
• 한 ISA에 따라서 많은 마이크로아키텍쳐를 가질 수 있다.
• S/W에 노출되지 않고 H/W에서 수행되는 모든 것을 보여준다.

 

 

💻 CISC VS. RISC

Instruction Set에는 두가지 종류가 있다.

하나는 CISC, 다른 하나는 RISC 이다. 두가지를 비교해보자.

 

 

 

CISC (Complex Instruction Set Computer)

특징 

• 더 오래된 설계이다.
• 많은 instruction들을 가진다.
• 복잡하고 가변적인 길이의 명령어들이다.

장점

• 어셈블리 프로그래밍을 더 쉽게 만든다.
• 컴파일러도 간단하다.
• 명령어 메모리 사용이 줄어든다.

단점

• CPU 설계가 복잡하다.

 

예전에는, 새로운 요구를 충족 시키기 위해서 새로운 명령어들을 추가했다.

그러나, 시간이 지나, 명령어들을 작고 간단하게 유지시키고, 소프트웨어에서 더 복잡하게 다루자 라는 사상이 생겼다.

이것이 RISC이다.

 

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

특징 

• CISC보다 최근의 설계이다.
• 간단하고 표준화된 명령어들이다.
• 복잡하고 가변적인 길이의 명령어들이다.
• 작은 명령어 집합으로, CISC 유형 연산은 RISC 연산을 활용하는것으로 대체되었다.

장점

• CPU 설계가 쉽다.
• 작은 명령어 집합이므로, 클럭속도가 높아졌다.

단점

• 어셈블리 언어가 더 길다.
• 메모리 사용을 많이한다.

 

 

💻 RISC - V

위에서 말한 것처럼 현재는 RISC를 더 쓰는 추세이다.

RISC의 한 종류인 RISC - V에 대해서 알아보겠다. 

 

• RISC - V는 학술적 혹은 산업적인 용도로는 자유롭게 이용이 가능한, 개방된 ISA이다.
  • 그러므로, 빠른 도입이 가능하다.
  • 80X86 ISA 보다 간단하다.