임베디드기능사 필기 03 — 컴퓨터구조 (CPU·명령어·입출력·네트워크)

임베디드기능사 필기 03 — 컴퓨터구조 (CPU·명령어·입출력·네트워크)

출제기준 대단원 2: 컴퓨터구조
임베디드기사 03~04편, 컴퓨터시스템기사 05~07편 내용과 겹쳐요.

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컴퓨터 기본 구성 ⭐

입력장치 → CPU(제어장치+연산장치) ↔ 기억장치 → 출력장치

 

주요 레지스터 ⭐⭐

레지스터	역할
PC (Program Counter)	다음 실행할 명령어의 주소 저장
IR (Instruction Register)	현재 실행 중인 명령어 저장
MAR (Memory Address Register)	접근할 주기억장치 주소 저장
MBR (Memory Buffer Register)	주기억장치와 교환할 데이터 저장
ACC (Accumulator)	연산 결과 임시 저장

 

CPU 동작 사이클 ⭐

Fetch(인출) → Decode(해독) → Execute(실행)

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주소 지정 방식 ⭐⭐

즉시 주소(Immediate)
  → 명령어에 데이터가 직접 포함
  → EA = 명령어의 오퍼랜드 값 자체

직접 주소(Direct)
  → 오퍼랜드가 데이터의 실제 주소
  → EA = 오퍼랜드

간접 주소(Indirect)
  → 오퍼랜드가 가리키는 곳에 주소가 있음
  → EA = M[오퍼랜드]

레지스터 주소(Register)
  → 오퍼랜드가 레지스터 번호
  → EA = 레지스터 내용

상대 주소(Relative)
  → EA = PC + 오퍼랜드
  → ⚠️ PC는 명령어 인출 후 이미 +1 증가!

기출 문제

Q. 상대 주소 JUMP 명령어가 450번지, 오퍼랜드 A=21일 때 분기 주소는?

A.

PC = 450 + 1 = 451
EA = 451 + 21 = 472번지

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명령어 형식 ⭐

0주소: 스택 방식 (연산자만)
1주소: 누산기 이용 (결과가 ACC에 저장)
2주소: 가장 일반적 (결과가 오퍼랜드1에 저장, 원본 파괴!)
3주소: RISC 방식 (결과 보존)

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파이프라인 ⭐⭐

3단계: Fetch → Decode → Execute

완료 시간 T = k + (N-1)
  k: 파이프라인 단계 수
  N: 명령어 수

예: 5단계 파이프라인, 8개 명령어
  T = 5 + (8-1) = 12 사이클

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기억장치 ⭐

캐시 메모리

CPU와 주기억장치 속도 차이 완충

적중률(Hit Rate) 계산:
  Ta = Tc×H + Tm×(1-H)
  Tc: 캐시 접근시간
  Tm: 주기억장치 접근시간
  H: 적중률

 

기억장치 계층

레지스터 (가장 빠름)
    ↓
캐시 메모리
    ↓
주기억장치 (RAM)
    ↓
보조기억장치 (가장 느림)

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입출력 제어 방식 ⭐⭐

Polling(프로그램 방식)
  → CPU가 계속 상태 확인

인터럽트 방식
  → I/O 완료 시 CPU에 인터럽트

DMA (Direct Memory Access)
  → CPU 없이 주기억장치↔I/O 직접 전송
  → 전송 완료 후 CPU에 인터럽트

채널
  → I/O 전담 프로세서
  → 선택채널(고속1개) / 바이트다중(저속多)

 

인터럽트 우선순위 ⭐

전원이상 > 기계오류 > 외부신호 > 입출력 > 프로그램 > SVC

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컴퓨터 네트워크 기초 ⭐

OSI 7계층:
  7 응용 — HTTP, FTP, DNS
  4 전송 — TCP, UDP
  3 네트워크 — IP
  2 데이터링크 — Ethernet
  1 물리 — 케이블

TCP vs UDP:
  TCP: 연결지향, 신뢰성 보장
  UDP: 비연결형, 빠름

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💡 실무에서는?

인프라 아키텍트로 DMA는 NAS/SAN 스토리지의 대용량 복사에서 핵심 원리예요.

인터럽트 우선순위는 서버 하드웨어 튜닝 시 실제로 고려하는 항목이고요.

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핵심 정리

✅ PC=다음명령어주소 / MAR=주소 / MBR=데이터
✅ Fetch→Decode→Execute
✅ 상대주소: EA=PC+오퍼랜드 (PC는 이미 +1!)
✅ 2주소: 원본 파괴 / 3주소: 결과 보존
✅ 파이프라인 T=k+(N-1)
✅ 캐시 Ta=Tc×H+Tm×(1-H)
✅ DMA: CPU없이 직접전송 → 완료시 인터럽트
✅ 인터럽트 우선: 전원>기계>외부>입출력>프로그램>SVC

 

다음 편에서는 수의 진법과 코드화로 이어갑니다!