CPU 구성과 컴퓨터의 정수기억방법

CPU 구성과 컴퓨터의 정수기억방법

학습목표         - CPU의 구성 요소와 그 기능에 대하여 안다.

        - 변수를 코딩하여 출력할 수 있다.

        - 컴퓨터의 정수 기억방법에 이해하고 양수와 음수를 표현할 수 있다.

 

 

1. CPU의 구성 요소와 기능

 

 CPU(Central Process Unit)는 중앙처리장치로써 연산, 제어, 기억, 출력의 기능을 한다. CPU의 내부를 물리적으로 두부 자르 듯 잘라서 설명하기는 힘들지만 주요 기능은 크게 3가지로 나뉜다.

 

1) ALU (Arithmetic Logic Unit)

2) CU (Control Unit)

3) Register

 

1) ALU는 사칙 연산과 AND/OR을 구분하여 연산을 처리하는 기능을 한다.

 

2) CU는 명령어를 해독하고 실행하는 기능을 한다.

 

3) Register는 기본적으로 기억의 역할을 하고 추가적으로 제어의 기능을 한다. 사용자는 Register를 통해 CPU를 제어할 수 있다.

 

2. 변수선언과 코딩

 

메모리에 특정공간을 남겨두는 것을 변수선언이라고 하며 이것의 최소단위는 1byte(=8bit)이다.

저장된 변수를 찾기 위해 특정 변수명을 지정해 주며 사용자는 저장공간의 용량의 따라 아래와 같은 변수선언 명령어를 사용할 수 있다.

 

Char = 1byte

Short = 2byte

Int = 4byte

 

코딩 시, 변수선언은(char, short, int)는 명령어 가장 상위에 몰아서 입력해야 한다.

변수 선언은 “자료형” “변수명”; 의 형식을 취한다.

변수명의 첫글자는 문자 혹은 언더바(_)만 올 수 있으며 변수명은 Visual Studio에서 최대 255자까지 가능하다.

 

3. 컴퓨터의 정수기억법

 

컴퓨터의 정수 기억법으로 magnitude방식이 있다. 수를 표현할 때 최상위비트는 부호를 표시하기 위해 사용된다. 이러한 방식을 채택하면 수의 연산이 어려워지는데 이것을 해결하기 위해 아래와 같은 방법을 사용한다.

 

8bit 숫자 표현 방식에서, 0 ~ 127  까지는 원래대로 양의 정수를 표현하고

128~255는 음의 정수 -128~-1를 표현한다.

 

이 때 음의 정수를 이진법으로 바꿔주기 위해서

(1) 1의 보수를 취한다.

(2) 2의 보수를 취한다.

 

 

<요약 정리>

- CPU는 ALU, CU, Register 3개의 물리적 공간으로 나뉜다.

- 프로그래머는 register를 통해 CPU를 제어한다.

- CPU에서 변수는 변수선언에 의해 메모리가 할당되고 byte에 다라 char(1), short(2), int(4)로 나뉜다.

- 변수는 가장 위에 몰아서 입력해 준다.

- 컴퓨터는 오직 이진법(0, 1)을 활용하여 숫자를 기억하고 2진법이 자리를 많이 차지하기에 16진법으로 고쳐쓰는 경우도 있다.

- 정수에서 (-)를 표현하기 위해 숫자로 표현가능한 영역을 반으로 나누어 음과 양의 정수로 표현한다.