LLM을 CPU로 활용하기: Markdown으로 구현한 6502 마이크로프로세서 에뮬레이터

섹션별 상세

LLM을 기계어 실행 프로세서로 활용하기 위해 6502 마이크로프로세서의 레지스터, 메모리, 명령어 집합을 Markdown으로 정의했다.

에뮬레이터는 Fetch-Decode-Execute 루프를 통해 LLM이 추론 과정에서 직접 명령어를 해석하고 상태를 업데이트하도록 설계됐다.

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1. Fetch: Read the byte at PC. This is the opcode.
2. Decode: Look up the opcode in the instruction table below. Determine the mnemonic, addressing mode, and byte count.
3. Read operands: Fetch additional bytes as required by the addressing mode.
4. Execute: Perform the operation. Update registers, flags, and memory as specified.
5. Advance PC: PC += instruction byte count (already done during fetch/operand read).

LLM이 6502 에뮬레이션을 수행하기 위해 따르는 Fetch-Decode-Execute 루프 로직

덧셈, 루프, 피보나치 수열 계산 등 3가지 프로그램을 실행한 결과, 모든 프로그램에서 정확한 결과값이 도출됐다.

6502 에뮬레이터 실행 결과 요약 테이블 — Chart각 프로그램별 명령어 수와 실행 결과를 보여준다. add-two, count-loop, fibonacci 프로그램이 모두 성공적으로 실행되었음을 확인시켜 준다.

실제 6502 프로세서가 초당 50만 명령어를 처리하는 반면, 이 에뮬레이터는 초당 1-2 명령어 수준의 성능을 기록했다.

근거

6502 에뮬레이터는 초당 1-2 명령어를 실행한다. — 본문 'Running it with OpenCode' 섹션의 결과 분석 문단

용어 해설

6502 마이크로프로세서(6502 Microprocessor): — 1980년대 Commodore 64, Apple II 등에 사용된 8비트 마이크로프로세서. 3개의 레지스터(A, X, Y)와 64KB 주소 공간을 가지며, 본문에서는 LLM이 에뮬레이션하는 대상 아키텍처로 사용됨.
명령어 인출-해석-실행 루프(Fetch-Decode-Execute Loop): — CPU가 명령어를 처리하는 기본 사이클. 메모리에서 명령어를 가져오고(Fetch), 해석하여(Decode), 연산을 수행(Execute)하는 과정을 반복함.
마크다운(Markdown): — 본 실험에서 6502 명령어 집합과 에뮬레이터 로직을 정의하는 텍스트 포맷. LLM이 이 텍스트를 기계어처럼 해석하여 실행함.

기술

GLM-5.1
Claude Code
Markdown

활용 사례

LLM 추론 능력 검증
에뮬레이션 실험