고성능 프로세서에 대해서 설명하기 전에 프로세서 기본 동작에 대해서 간단히 알아보자.

우리가 처리할 명령어를 특성에 따라 4가지로 구분할 수 있다.

• ALU 연산: 사칙 연산, AND, XOR 같은 비트 논리 연산이다.
• 메모리 로드(load): 피연산자에 기록된 메모리 주소를 구해 그 내용을 읽어 지정된 레지스터에 값을 쓴다.
• 메모리 스토어(store): 메모리 로드와 반대로 주어진 레지스터의 내용을 지정된 메모리 주소에 쓴다.
• 분기문: 주어진 조건을 계산해(조건 분기문일 때) 다음에 수행될 PC를 얻는다.

이 책에서는 단순한 명령어 집합을 다루는 프로세서를 대상으로, 다음과 같이 다섯 단계로 나누어 명령어가 처리된다고 가정한다.

• 명령어 인출(Instruction Fetch, IF)
• 명령어 해독(Instruction Decoding, ID)
• 피연산자 인출(Operand(s) Fetch, OF)
• 명령어 실행(Instruction Execution, EX)
• 결과 저장(Operand Store, OS)

프로세서의 기본 동작

프로세서는 주어진 명령어를 처리하는 데 있어 여러 가지 기본적인 동작을 수행합니다. 이들 동작을 크게 4가지로 구분할 수 있습니다:

1. ALU 연산 (Arithmetic and Logic Unit Operations)

   사칙 연산, AND, OR, XOR, 비트 이동 등의 논리 연산과 산술 연산을 수행합니다. 이 연산들은 주로 데이터를 처리하거나 연산 결과를 생성하는 데 사용됩니다.

2. 메모리 로드 (Memory Load)

   주어진 메모리 주소에서 데이터를 읽어와서 지정된 레지스터에 저장합니다. 이를 통해 프로세서는 메모리에 저장된 데이터를 처리할 수 있게 됩니다.

3. 메모리 스토어 (Memory Store)

   레지스터에 저장된 데이터를 지정된 메모리 주소에 기록합니다. 메모리 저장은 결과를 외부 메모리에 반영하는 중요한 동작입니다.

4. 분기문 (Branch Instructions)

   주어진 조건에 따라 다음에 실행할 명령어의 주소를 계산하여 프로그램 카운터(PC)를 업데이트합니다. 조건에 따라 분기하여 프로그램 흐름을 제어합니다.