CPU(Central Process Unit)

1. CPU의 개요

가. 정의

CPU는 명령어를 인출·해독·실행하고, 산술·논리연산 및 시스템 전체의 동작을 제어하는 컴퓨터의 핵심 처리장치이다.

나. CPU의 역할

– 프로그램 명령어의 Fetch→Decode→Execute→Write Back 수행
– 연산 및 제어를 통해 메모리·I/O 등 시스템 자원을 총괄 관리

2. CPU의 구성요소

구성요소	주요기능
ALU	산술연산, 논리연산, 비교·Shift 연산 수행
CU	명령어 해독 및 각 장치에 제어신호 발생
Register	명령어·주소·연산결과 등을 CPU 내부에 임시 저장
Bus	주소·데이터·제어 신호를 CPU와 각 장치 간 전달

3. CPU 제어장치의 구현 유형

구분	고정배선 제어	마이크로프로그램 제어
구현	논리회로로 제어기능 구현	제어 메모리의 Microcode로 구현
속도	빠름	상대적 느림
변경	변경·확장이 어려움	Microcode 변경으로 확장 용이
적용	RISC에 적합	CISC에 적합

4. CPU 명령어 수행 과정

Fetch → Decode → Execute → Write Back
인출　　　해독　　　실행　　　저장

① Fetch : PC가 가리키는 메모리에서 명령어 인출
② Decode : IR에 저장된 명령어를 CU가 해독
③ Execute : ALU 등에서 명령어 연산 수행
④ Write Back : 연산 결과를 Register 또는 Memory에 저장

Rust

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;
use std::io;

fn main() {
    println!("Guess the number!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);

    loop {
        println!("Please input your guess.");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin()
            .read_line(&mut guess)
            .expect("Failed to read line");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("You guessed: {guess}");

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("Too small!"),
            Ordering::Greater => println!("Too big!"),
            Ordering::Equal => {
                println!("You win!");
                break;
            }
        }
    }
}