파이프라인 (4) 썸네일형 리스트형 [하드웨어 뜯어보기] CPU #15 - 파이프라인 해저드 & 분기 미스, 생각의 충돌을 다스리는 기술 완벽한 흐름 속에서도, 사고는 일어난다 - CPU의 스트레스 관리 기술핵심요약파이프라인 해저드(Pipeline Hazard)란 CPU 내부의 명령 실행 단계들이 서로 충돌해 흐름이 막히는 현상을 말합니다.그중에서도 분기 예측 실패(Branch Miss) 는 가장 흔한 병목의 원인입니다.즉, CPU가 ‘미래를 잘못 예측해서 엉뚱한 길로 들어선 상태’입니다.현대 CPU는 이 사고를 최소화하기 위해, 버블(대기), 재정렬, 예측 복원 같은 기술로 스트레스를 관리합니다. 1. 개념 설명 - “생각의 교통사고, 파이프라인 해저드”CPU의 파이프라인은 여러 단계의 명령을 겹쳐 처리하는 고속 생산 라인입니다.그런데 이 라인 위에서 명령 간 의존성이나 순서 문제가 생기면,다음 명령이 멈추거나 되돌아가야 하는 **‘교통.. [하드웨어 뜯어보기] CPU #11 - 슈퍼스칼라(Superscalar), 여러 손으로 동시에 일하는 두뇌 여러 개의 명령을 동시에 처리하는 CPU의 ‘멀티태스킹 본능’핵심요약슈퍼스칼라(Superscalar)는 CPU가 한 클럭에 여러 개의 명령을 병렬로 실행하도록 설계된 구조입니다.즉, 한 손이 아닌 여러 손으로 동시에 일을 처리하는 두뇌와 같습니다.파이프라인이 ‘작업을 나누는 기술’이었다면, 슈퍼스칼라는 그 작업들을 동시에 여러 줄로 처리하는 기술입니다.1. 개념 설명 - “CPU는 두 개 이상의 손으로 일한다”파이프라인(Pipeline)은 CPU가 명령을 여러 단계로 나누어 순차적으로 겹쳐 실행하는 기술이었습니다.그런데 이 구조에서도 한 번에 하나의 명령 흐름만 처리할 수 있었습니다.슈퍼스칼라 구조는 이 한계를 뛰어넘습니다.CPU 안에 여러 개의 명령어 실행 유닛(Execution Unit) - 즉, A.. [하드웨어 뜯어보기] CPU #10 - 분기 예측(Branch Prediction), 미래를 내다보는 두뇌 CPU는 어떻게 미래를 예측하고 멈춤 없는 사고 흐름을 유지할까?핵심요약CPU의 분기 예측(Branch Prediction)은 프로그램이 다음에 실행할 명령을 ‘미리 짐작’하는 기술입니다.이 덕분에 CPU는 “생각이 끊기지 않는 두뇌”처럼 작동하며, 예측이 맞으면 놀라운 속도로 연산을 이어갑니다.반대로 틀리면 ‘되감기(Flush)’가 필요해 성능 저하의 원인이 되기도 합니다. 1. 개념 설명 - “CPU도 직감을 사용한다”분기 예측은 CPU가 코드의 흐름 중 조건문(if)을 만났을 때, 어느 쪽으로 갈지를 미리 판단하는 과정입니다.if (x > 0) { // ...} else { // ...} 위와 같은 코드에서 CPU는 x > 0이 참일지 거짓일지를 미리 예측해야 다음 명령을 준비할 수 있습.. [하드웨어 뜯어보기] CPU #9 - 파이프라인(Pipeline), 생각의 흐름을 분할하다 한 번에 하나씩이 아니라, 동시에 여러 생각을 흐르게 하는 CPU의 두뇌 공정핵심요약파이프라인(Pipeline) 은 CPU가 명령을 ‘연속적이면서도 동시에’ 실행하는 기술입니다.명령어를 여러 단계로 쪼개어, 각 단계가 동시에 일하도록 만들어CPU가 “한 번에 여러 생각을 이어서 하는 두뇌” 처럼 작동하게 합니다. 1. 파이프라인이란 무엇인가?CPU가 한 번에 한 명령만 처리한다면,다음 명령은 그전 명령이 끝날 때까지 기다려야 합니다.이건 마치 사람이 한 문장을 다 쓰기 전엔 다음 문장을 생각하지 못하는 것과 같습니다. 파이프라인은 이 문제를 해결하기 위한 방법입니다.명령어를 Fetch → Decode → Execute → Memory → Write Back여러 단계로 나누고, 각 단계가 동시에 진행되게 .. 이전 1 다음
