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Computer Architecture

Computer Architecture. CPU. 2007081069 강민. 2009081092 문형준. 1. Index. CPU …3 Register …5 Instruction …12. 2. CPU. Central Processing Unit. 3. Inside a CPU. Control Unit. ALU/FPU. 논리연산 , 산술연산 , 부동소수점을 연산.

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Presentation Transcript

  1. Computer Architecture CPU 2007081069 강민 2009081092 문형준 1

  2. Index • CPU …3 • Register …5 • Instruction …12 2

  3. CPU Central Processing Unit 3

  4. Inside a CPU ControlUnit ALU/FPU 논리연산, 산술연산, 부동소수점을 연산 Prefetch Unit에게 전달받은 명령어를 Control Unit,ALU/FPU가이해할 수 있도록 해석 Request Instruction, Main Memory, Cache의 작업을계산하고 예측하여 CPU의 Data 처리 지연을 방지하기위해 미리 Data와 Instruction Code를 전달 PrefetchUnit Decode Unit에게 명령어를 받아 적절한 시기에ALU, FPU, Register를 제어 DecodeUnit Registers 임시 기억장치 Input/Output하는 Data를 저장,CPU와 Main Memory의 처리 속도 차이로 생기는 병목 현상을 최소화 BusInterfaceUnit MainMemory CPU와 Main Memory, External Cache 사이의Input/Output작업 Internal Cache 4

  5. Register Register 5

  6. Register - GPR General Purpose Register • SPR과 대비되는 개념 • 주소 색인, 계산 결과 임시 저장 • 산술 및 논리 연산 • Accumulater Register, Base Register,Count Register, Data Register 계산의 중간 결과를 저장하는 RegisterAccumulater Register를 이용하여 연산 가능 6

  7. Register - SPR Special Purpose Register • 명령어 레지스터 • 메모리 지정 레지스터 • 스택 레지스터 • 상태 레지스터 7

  8. Register - SPR 명령어 레지스터 동작코드 오퍼랜드 • IR(Instruction Register) • 현재 수행중인 명령어 부호를 저장 • Main Memory → Bus Interface Unit →Prefetch Unit → Decode Unit → IR 8

  9. Register - SPR Memory Buffer Register • MAR이 지정하는 주소의 데이터를 저장 Segment Register Source Index, Destination Index Program Counter • 필요한 데이터나 명령어의 세그먼트 주소 저장 • CS, DS, SS, ES 메모리 지정 레지스터 • SI : 데이터를 이동하거나 복사할 때 원본의주소를 저장 • DI : 데이터를 이동하거나 복사할 목적지의주소를 저장 • 다음에 수행될 명령어의 주소를 저장 • 분기 명령어가 실행될 경우 목적지 주소가 갱신 Main Memory Segment #1 Memory Address Register Index Register MAR MAR MAR Main Memory MBR Index Register Index Register • 필요한 데이터가 저장된 기억장치의 주소 저장 • 데이터와 명령어의 상대주소를 저장 • Index Addressing Mode에 사용 Segment Register Segment Register MBR MBR SI, DI SI, DI PC PC 9

  10. Register - SPR 스택 레지스터 Job (10) • 이전의 작업 내용과 상태를 저장 Processing Job (3) Stack Pointer Stack Pointer Job (3) Job (7) Job (3) Job (7) Stack Register 10

  11. 6502 – Flag Bite Register - SPR 상태 레지스터 • 다양한 산술 연산 결과의 상태를 저장 Z 제로 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 15 14 13 12 11 10 9 8 C 캐리 N V D I Z C A 보조캐리 S Z A P C D I T V/O/W 오버플로 8086 – Flag Register N/S 네거티브, 사인 I/E 인터럽트 P 패리티 D 디렉션 D/T 디버그, 트랩 11

  12. 명령어 집합 명령어? • 기계어를 사람이 이해하기 쉽게 표현한 것 주기억장치 CPU 프로그램 읽기를 반복 12

  13. 명령어 형식(1/4) 0-주소 명령어 형식 • Op-Code 부 만으로 구성 • 스택을 사용하므로 원래의 자료가 남지 않음 스택 구조 삽입 삭제 동작코드 (OP Code) TOP 자료 n ㆍ ㆍ ㆍ 자료 2 BOTTOM 자료 1 13

  14. 명령어 형식(2/4) 1-주소 명령어 형식 • 누산기 구조에서 사용됨 • 하나의 입력 데이터의 주소를 생략할 수 있음 • 연산결과도 누산기에 기억하도록 함 • - 연산결과 주소지정이 필요 없음 동작코드 (OP Code) 주 소 14

  15. 명령어 형식(3/4) 2-주소 명령어 형식 • 연산 후 입력 데이터를 저장할 필요가 없음 • 연산결과를 입력 데이터가 기억된 장소에기억시킴 동작코드 (OP Code) 주 소 1 주 소 2 15

  16. 명령어 형식(4/4) 3-주소 명령어 형식 • 연산시 원 자료의 보존이 가능 • 프로그램의 길이가 짧아짐 • 하지만 데이터의 주소로 인해 명령어 길이가 길어짐 동작코드 (OP Code) 주 소 1 주 소 2 주 소 3 16

  17. 주소 지정 방식(1/5) 즉시 주소 지정 방식 • 오퍼랜드값 자체가 실제 데이터 값을 지정하는 방식 • 오퍼랜드가 참조할 주소가 아닌 주어지는 ‘값’ 자체 • 변수의 초기값, 상수를 사용할때 정의 장 점 단 점 메모리 참조가 없으므로 처리속도가 빠름 동작코드 (OP Code) 실제 데이터 오퍼랜드의 크기, 즉 자료의 길이에 제한이 있음 17

  18. 주소 지정 방식(2/5) 직접 주소 지정 방식 • 주소 필드가 오퍼랜드의 실제적인 주소를 포함 • 프로그램의 주소와 기억 장치의 주소가 동일함 동작코드 (OP Code) 피연산자(1001) Memory 1000 실제데이터 장 점 단 점 1001 명령어 형식이 간단하다 제한된 주소 공간을 제공하므로 융통성이 없다 1002 1003 18

  19. 주소 지정 방식(3/5) 간접 주소 지정 방식 • 오퍼랜드 필드가 메모리내에 주소를 참조하여 • 그 주소로부터 유효 번지를 계산하여 접근 • 두 번의 메모리 엑세스가 일어남 동작코드 (OP Code) 피연산자 (1001) Memory 1000 주소값(1022) 장 점 단 점 1001 짧은 길이의 명령어로 큰 용량의 주소를 기억 두 번의 메모리 참조로 인해 처리 속도가 느림 ㆍ ㆍ ㆍ 실제데이터 1022 19

  20. 주소 지정 방식(4/5) 레지스터 직접 주소 지정 방식 • 해당 레지스터에 실제 데이터가 기억됨 • 직접 주소 지정 방식과 유사함 동작코드 (OP Code) 피연산자 (R) Register 실제데이터 장 점 단 점 실행시간이나 메모리를 절약할 수 있게 함 주소 지정이 가능한 공간이 적음 20

  21. 주소 지정 방식(5/5) 레지스터 간접 주소 지정 방식 • 간접 주소 지정 방식과 유사함 동작코드 (OP Code) 피연산자 (n) Memory 1000 주소값(1001) 주소값(1022) 장 점 단 점 1001 데이터가 표 형식으로 연속된 경우에는 편리함 데이터가 불규칙하면 매우 불편함 ㆍ ㆍ ㆍ Register 실제데이터 1022 21

  22. 끄읏ㅇㅅㅇ

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