【SRE】CPU, 메모리, I/O에 대해서

배경

감시 업무를 실시함에 있어서, 「CPU, 메모리, I/O」를 확인할 필요가 있다, 라고 자주 기사로 쓰여지고 있지만, 왜인지 모르기 때문에, 원래 CPU는 무엇? 라는 곳에서 조사했습니다.

계산기

컴퓨터에 대해 이야기하기 전에 컴퓨터는 컴퓨터입니다.
원래 계산기가 어떻게 구성되는가 하면, 연산 장치와 메모리가 됩니다.


컴퓨터의 작동 방식

컴퓨터의 기본 구성

기본적으로 다음 세 가지입니다.
계산기의 구성요소에 I/O가 들어간 형태가 됩니다.

CPU (연산 장치)

메모리

I/O

세 가지 관계는 다음과 같으며 버스를 통해 각각 연결되어 있습니다.
CPU가 중심이 되어 움직이고 있는 것을 알 수 있습니다.


실물의 CPU는 어떤 것인가라고 하면 아래와 같이 되어 있습니다.
실제 서버 취하는 귀찮았기 때문에 라즈파이의 사진을 얹습니다.

CPU

연산 처리, 산술 처리, 논리 연산, 메모리와의 데이터의 교환, 입출력 장치와의 교환을 실시합니다.
【PC기초】CPU기초

메모리

주 기억(main mamory)이라고도 합니다.
데이터와 프로그램을 기억하는 곳입니다.
메모리에는 주소가 흔들리고 있어 이 주소에 의해 메모리를 특정해, 데이터의 교환을 실시합니다.

I/O

키보드, 마우스, 네트워크 등 CPU와 메모리를 제외한 모든 장치를 가리킵니다.

CPU의 작동 방식

등록

CPU에 내장되어 있는 기억장치입니다.
아래 설명은 매우 이해하기 쉽습니다.
CPU→레지스터→메모리의 순서로 기입해 갑니다.

CPU가 수행하는 프로세스는 메모리에서 레지스터로 값을 읽고 (로드 : load), 어떤 작업을 수행하고 레지스터에 저장된 결과를 메모리에 씁니다 (저장소 : store). 기본적으로 이것은 반복입니다.
컴퓨터의 기본 구성과 동작 원리 ~ 지식편 - Qiita 보다 인용

프로그램 카운터

명령을 메모리에서 차례로 읽어 연산 장치에 보내기 위해서는 다음에 읽는 메모리 번지를 기억해 두는 것이 필요합니다. 이를 위해 명령을 읽을 때마다 다음 명령의 주소에 카운트 업되는 카운터가 연산 장치에 내장되어 있습니다. 이것을 프로그램 카운터라고합니다.
컴퓨터의 작동 방식 보다 인용

범용 레지스터
주소, 데이터 모두 처리할 수 있는 레지스터를 가리킵니다.
범용 레지스터란?

기타 레지스터 유형
레지스터에도 많은 종류가 있습니다.
다음 기사가 도움이됩니다.


제1회 「레지스터」를 알면 CPU의 세세한 처리가 보인다 | 닛케이 크로스텍(xTECH) 보다 인용

CPU에 유용한 레지스터 유형 알아보기 - ponsuke_tarou’s blog

L1 캐시, L2 캐시, L3 캐시

CPU와 메모리의 중립을 해주는 것이 캐시 메모리가 됩니다.
캐시 메모리도 몇 가지 종류가 있으며, 그것이 L1 캐시, L2 캐시, L3 캐시가됩니다.

숫자가 커질수록 이하의 특징이 있는 것 같습니다.

1. CPU로부터 멀어진다(의지하는 순서가 뒤가 된다)
2. 읽기/쓰기가 느려짐
3. 용량이 커짐
L1 캐시란 | "알 수 있을 것"으로 "모르는"에서도 "알았다" 신경이 쓰이는 IT 용어 사전 보다 인용

기타 참고로 한 기사

시스템 호출이란 무엇인가 - Qiita
좀 더 돌진한 하드웨어 이야기
【도해】 CPU의 코어와 thread와 프로세스의 차이·관계성, 동시 멀티 스레딩, 문맥 스위치에 대해서 | SE의 도표