• 컴퓨터의 가장 기본 기능 : 수치에 대한 산술적 계산과 논리 data에 대한 연산. 컴퓨터 = 계산기

  = 산술계산은 정수(integer)와 부동소숫점수에 대하여 수행.

  = 논리연산은 2 진 data에 대하여 이루어짐.

[목표]

① 수의 표현방법과 산술/논리연산에 대하여

② 연산을 처리하는 산술논리연산장치(Arithmetic and Logical Unit)의 내부 조직에 대하여

※ ALU : CPU의 핵심구성요소로, 산술/논리연산을 수행하는 h/w 모듈

= 제어유닛, reg., 기억장치 및 I/O장치는 ALU가 처리할 data를 가져오거나 그 결과를 저장하고 출력시키는 역할.

3.1 ALU의 구성 요소

• ALU의 내부 구성요소들 [그림 3-1] 주요기능

  

  ① 산술연산장치 : 4 칙연산 수행

  ② 논리연산장치 : AND, OR, NOT, XOR 연산 수행

  ③ Shift reg. : bit들을 좌측/우측으로 이동시키는 기능을 가지 reg.

  ④ 보수기(complementer) : 2 의 보수 연산(음수화)

  ⑤ 상태 reg. : 연산 결과의 상태를 저장하는 reg.

• 처리될 data들은 reg. 또는 기억장치로부터 ALU로 입력되고, ALU의 연산 결과는 보통 reg.들 중의 하나에 저장됨.

• ALU는 연산결과에 따라 상태 reg.의 해당 flag를 set하고 이 flag들은 조건 분기명령어나 산술명령어들이 사용함.

• 제어유닛은 연산을 수행할 내부요소의 선택과 ALU 내외로의 data 이동을 제어하는 신호 발생.

3.2 정수의 표현

• 2 진수 체계(binary number system) : 어떤 수를 0 과 1, 부호(+,-) 및 소수점으로 표현.

  ex.) $-13.625_{10} = -1101.101_2$

  = 컴퓨터가 data를 처리하거나 저장하는 과정에서는 부호와 소수점을 사용할 수 없으며, 부호대신 0 과 1 을 사용하여 표시하며, 소수점도 필요에 따라 특정 위치에 있는 것으로 가정(부동소수점)하여 표현.

  ⇒ 0 이면 양수, 1 이면 음수 (2의 보수표현) : 부호 bit

  => 만약 부호 없는 정수(0, 자연수)만 사용한다면 표현 방법은 간단.

  

• 부호 없는 정수 A가 n개의 bit로 표현된 2 진수라면, 그 수에 대한 10 진수는

  

  = 이 경우, 2 진 소수점(binary point)는 a0의 우측에 있다고 가정

  ⇒ binary point : 2 진수 표현에서의 소수점으로서, 자릿수가 1 보다 더 큰 수와 더 작은 수의 경계점.