컴퓨터 구조 : CPU 설계 방식(RISC/CISC), 파이프라이닝

1. CPU설계 방식

 

1-1) RISC (하드웨어적인 방법)

명령어 간단하고 적음, 주소 지정 모드 사용

고정 길이 명령어 형식

Apple M1, M2 칩에서 사용됨

 

장점 : 속도 빠르고 전력 소모가 적음, 파이프라이닝에 유리함.

단점 : 호환성이 떨어짐, 명령어 집합이 제한적이므로 복잡한 작업을 수행하는 데 어려움.

특정 작업에 대해 더 많은 명령어가 필요할 수 있어 코드의 크기가 증가할 수 있음.

 

1-2) CISC (소프트웨어적인 방법)

명령어 복잡, 주소 지정 모드 사용

가변길이 명령어 형식

intel CPU에서 많이 사용됨

 

장점 : 호환성이 좋음, 복잡한 명령어를 통해 한 번에 여러 작업을 수행할 수 있음.

단점 : 명령어가 길고 많아 설계가 복잡함, 명령어 디코딩에 시간이 더 걸려 속도가 느림 , 전력 소모가 더 큼

 

 

2. 파이프라이닝

 

* 파이프라이닝 : CPU가 빠르게 명령어를 처리하는 방법

 

속도를 올리기 위해 CPU 내부의 하드웨어를 여러 단계로 나누고, 이 단계를 동시에 수행

=> 작업 성능 향상 효과

 

* 과정

1) 명령어 인출 (fetch) : 메인 메모리 명령어 읽는 과정, progam counter사용

2) 명령어 해석 (decode) : 필요한 데이터 구분

3) 명령어 실행 (execute) : 명령어 실행, 연산 실행

4) 메모리 접근 (memory access) : 필요한 경우에만 수행, 메모리에서 데이터 가져오거나 저장

5) 결과 저장 (write back) : 레지스터에 결과 저장

 

-> 1~5독립적으로 이루어짐

 

* 장/단점

- 장점 : 속도와 성능 향상

            독립적 설계 -> 단계별 개선/최적화 잘됨

- 단점 : 의존성 문제, 자원 충돌 문제(성능 떨어짐)

            복잡한 경우, 설계와 관리가 어려움