[멀티코어CPU] 01. 프로세스의 언어, 명령어 집합 구조

 

정내훈 교수님이 추천한 책

「 프로그래머가 몰랐던 멀티코어 CPU 이야기」 - 김민장 지음 

위의 책을 토대로 공부한 내용이 작성되었음

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- 프로그래머의 입장에서의 프로세서

 : 디버그 도중 중단점에서 프로그램 실행이 멈췄을 때 보이는 여러 디버그 창의 내용이 프로세서 내용

 : 레지스터의 상태(info reg), 호출 스택(backtrace), 메모리 등을 확인할 수 있음

 → 외부에서 보이는 현재 프로세서 상태를 컴퓨터 구조적 상태라고 부름 (멀티코어 프로세서는 컴퓨터 구조적 상태를 코어 개수만큼 동시에 가짐 - 코어개수보단 하드웨어 스레드마다 구조적 상태를 가짐)

 : 프로그래머의 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 것으로 알고 있으나, 프로세서 실행 도중 상태를 보면 뒤죽박죽 순서가 지켜지지 않은 채로 있을 수 있음. 이러한 복잡한 내부구현 상황은 우리에게 노출되지 않음

 

 

 

- 프로세서의 언어, 명령어 집합 구조(ISA)

 : 프로세스가 이해하는 기계여를 의미함.

 : 이해하는 명령어(instruction) - 사칙연산, 논리연산, 메모리 쓰고 읽기, 분기 및 호출 명령, 시스템 내부 제어, 상태 관찰 등

 : ISA - 명령어 종류, 피연산자 타입, 레지스터 개수, 인코딩 방법 등을 정의, 실제 돌아가려면 ABI(OS-App 사이 약속)도 필요함.

 

 

 

- CISC(Complex Instruction Set Computer)

 : 범용 목적 마이크로세서가 처음 탄성했던 시기 프로그래밍 언어와 1대1 대응이 될 만큼의 명령어를 제공하려고 함

 : 메모리 크기를 조금이라도 줄이기 위해 명령어 크기를 줄이려던 시기 → 짧은 길이의 명령어에 많은 뜻이 함축됨

 : 따라서 최초의 ISA는 복잡한 CISC 형태

 : 프로그램의 복잡함을 하드웨어가 도맡아 처리

 

 

 

- RISC (Reducec Instruction Set Computer)

 : 실제로 사용하는 명령어 종류가 그렇게 많지 않음을 밝힘 → 명령어 크기를 고정하고 그 개수를 대폭 줄인 형태가 RISC.

 : MIPS 구조 → 32비트로 고정,  모든 명령어는 R(Register), I(Immediate, 상수), J(Jump) 타입 중 하나로 표현됨

https://www.cise.ufl.edu/~mssz/CompOrg/CDA-lang.html

 

 : opcode - 어떤 명령어인가 기술, 최상 6비트에 존재 (x86은 이 위치와 길이조차 가변이라 분석이 훨씬 복잡

   → 하드웨어 회로의 복잡함으로 이어질 수 있음)

 : RISC의 단점 - 명령어 폭이 고정임으로 CISC가 간단하게 처리할 수 있는 것도 여러 단계를 통해서 해결해야 함

 : 하드웨어의 복잡함을 일부 SW, 컴파일러로 넘김 (절약한 트랜지스터 수를 성능 향상에 투자) → 고성능 컴퓨터에 적합

 : 피연사자에 메모리 주소가 바로 올 수 없음, 레지스터만 올 수 있어 주소모드가 단순함 

 

 

* CISC와 RISC는 서로의 형식으로 코드를 만들 수 있음에 주의하자

* 트랜지스터 개수가 많이 늘어난 현대에는 CISC와 RISC의 경계가 모호해짐