[책리뷰] 컴퓨터 밑바닥의 비밀: ch4.6 CPU 진화론(상): 복잡 명령어 집합의 탄생

이 글은 책 컴퓨터 밑바닥의 비밀 chapter 4.6 의 내용을 읽고 요약한 글입니다. 

 

4.6.1 프로그래머의 눈에 보이는 CPU

• CPU는 단순하게 메모리에서 명령어를 읽어 실행하기만 하면 됨
• 어떤 프로그램이든 컴파일러에 의해 기계 명령어로 변환될 뿐

4.6.2 CPU의 능력 범위: 명령어 집합

• 명령어 집합은 우리에게 CPU가 할 수 있는 일을 알려줌
• 서로 다른 형태의 CPU는 다른 유형의 명령어 집합을 가지고 있음

4.6.3 추상화: 적을수록 좋다

• 1970년까지 컴파일러가 성숙하지 못해 신뢰도 낮았음
• 많은 프로그램이 어셈블리어로 작성되었는데 명령어 집합이 더욱더 풍부해야되고 명령어 자체 기능도 더 강력해야 한다고 여겼음

4.6.4 코드도 저장 공간을 차지한다

• 실행파일은 기게 명령어와 데이터를 모두 포함하며 디스크 저장 공간을 차지하고, 실행시에는 메모리에 적재 되어 메모리 저장 공간을 차지
• 옛날 컴퓨터는 메모리의 크기가 몇 KB로 작았는데 더 많은 프로그램을 적재하려면 기계 명령어는 더 세밀하게 설계해서 프로그램이 차지하는 저장공간을 줄였어야 함

아래 3가지 요구 사항을 만족해야 함

1. 하나의 기계 명령어로 더 많은 작업을 완료할 수 있도록
2. 기계 명령어 길이 가변적 (간단한 명령어는 짧고, 복잡한 명령어는 길게)
3. 밀도를 높여 공간을 절약하기ㅇ 위해 고도로 인코딩

4.6.5 필연적인 복잡 명령어 집합의 탄생

당시 산업계의 요구사항을 충분히 만족시켰지만 새로운 문제가 발생

• CPU명령어 집합은 모두 hardwired (직접 연결) 방식으로 효율적이지만 유연성이 떨어짐

하드웨어를 변경하는 것은 번거롭지만 소프트웨어를 통해 대체 가능 → microcode 등장

단일 복잡 명령어 → 마이크로코드 ROM → 간단한 명령어들

• 더 많은 명령어를 추가할 때 주요 작업은 마이크로 코드 수정에 집중되며 하드웨어 수정은 거의 필요하지 않기에 CPU 설계 복잡도를 낮출 수 있음

4.6.6 마이크로코드 설계의 문제점

• 버그 수정이 훨씬 어렵고 마이크로코드 설계가 트랜지스터를 매우 많이 소모