[컴퓨터 구조] - 7강. 명령어의 구조와 주소 지정 방식

이 글은 한빛미디어 '혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제'를 공부하고 정리한 내용입니다.

 

● 명령어의 구조 : 명령어는 수행할 연산의 방법 + 연산에 사용될 데이터 혹은 연산에 사용될 테이터가 저장될 위치를 가리키는 형태의 구조로 수행된다.

- 이를 일반적으로 표현하면 이렇게 표현할 수 있다.

• 연산코드(Operation Code) : 수행할 연산의 방법
• 오퍼랜드(Operand) : 연산에 사용될 데이터 혹은 연산에 사용될 테이터가 저장될 위치

오퍼랜드는 1개 이상이 될 수 도 있고 하나도 없을 수도 있다.

 

연산코드는 CPU마다 크 종류와 개수는 다양하지만 대표적으로 4가지의 공통점을 가지고 있다.

 

◆ 대표적인 연산 코드의 종류 (내용을 암기하지 말고 이런 유형이 있다 정도로만 이해)

1. 데이터 전송
• MOVE : 데이터를 옮겨라
• STORE : 메모리에 저장하라
• LOAD(FETCH) : 메모리에서 CPU로 데이터를 옮겨라
• PUSH : 스택에 데이터를 저장하라
• POP : 스택의 최상단 데이터를 가져와라
2. 산술/논리 연산
• ADD / SUBTRACT / MULTYPLY / DIVIDE : 사칙연산 수행
• INCREMENT / DECREMENT : 증감 연산 수행
• AND / OR / NOT : 논리 연산 수행
• COMPARE : 비교 연산 수행 (TRUE / FALSE)
3. 제어흐름 변경
• JUMP : 특정 주소로 실행 순서를 이동
• CONDITIONAL JUMP : 조건에 부합할 때 특정 주소로 실행 순서를 이용
• HALT : 프로그램의 실행을 정지
• CALL : 되돌아올 주소를 저장한 채 특정 주소로 실행 순서를 이동
• RETURN : CALL을 호출할 때 저정했던 주소로 리턴
4. 입출력 제어
• READ (INPUT) : 특정 입출력 장치로부터 데이터를 읽어라
• WRITE (OUTPUT) : 특정 입출력 장치로 데이터를 써라
• START IO : 입출력 장치를 시작
• TEAT IO : 입출력 장치의 상태를 확인

 

※ 명령어 주소 지정 방식

- 굳이 주소를 지정하는 이유 : 위의 형태로 명령어의 구조를 가지게 될 때 한 줄의 명령어당 갖는 메모리의 크기는 한계가 있다. 작은 값의 경우를 넣을 수 있지만 가령 10^15 같은 큰 수는 함께 넣을 수 없다. 때문에 메모리 주소의 크기는 큰 수를 직접 불러오는 것에 비해 작은 메모리 크기를 잦기 때문에 큰 수를 저장하고 있는 메모리의 주소를 가져오는 경우가 더 많다.

- 유효 주소 (Effective Address) : 연산에 사용할 데이터가 저장된 위치

 

◆ 명령어 주소 지정 방식

 

1. 즉시 주소 지정 방식 (Immediate Addressing Mode)

- 연산에 사용할 데이터를 오퍼랜드 필드에 직접 명시

- 가장 간단한 형태의 주소 지정 방식

- 연산에 사용할 데이터의 크기가 작아질 수 있지만, 빠름

즉시 주소 지정 방식

 

2. 직접 주소 지정 방식 (Direct Addressing Mode)

- 오퍼랜드 필드에 유효 주소를 직접적으로 명시

- 유효 주소를 표현할 수 있는 크기가 연산 코드만큼 줄어듦.

직접 주소 지정 방식

 

3. 간접 주소 지정 방식 (Indirection Addressing Mode)

- 오퍼랜드 필드에 유효 주소의 주소를 명시

- 앞선 주소 지정 방식들에 비해 속도가 느림

간접 주소 지정 방식

 

4. 레지스터 주소 지정 방식 (Register Addressing Mode)

- 연산에 사용할 데이터가 저장된 레지스터 명시

- 메모리에 접근하는 속도보다 레지스터에 접근하는 것이 빠름

레지스터 주소 지정 방식

 

5. 레지스터 간접 주소 지정 방식 (Register Indirection Addressing Mode)

- 연산에 사용할 데이터를 메모리에 저장

- 그 주소를 저장한 레지스터를 오퍼랜드 필드에 명시

레지스터 간접 주소 지정 방식