컴퓨터시스템구조 – 5 장 기본 컴퓨터의 구조와 설계

Prof. 강 의 성순천대학교 컴퓨터교육과http://nova.sunchon.ac.kr

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5.1 명령어 코드

컴퓨터 구조 내부 레지스터 타이밍과 제어 구조 명령어 집합

특수 목적 (special purpose) 디지털 시스템 마이크로 연산 시퀀스 (sequence) 가 하드웨어에 의해서 고정 탁상용 전자 계산기

범용 (general purpose) 디지털 시스템 컴퓨터 명령어 : 일련의 마이크로 연산을 기술한 이진 코드 컴퓨터 명령어는 데이타와 함께 메모리에 저장 제어신호는 메모리로부터 명령어를 읽어서 제어 레지스터에 갖다 놓는다 제어 신호는 명령어의 이진 코드를 해석하여 제어 함수를 발생시켜서 명령어

실행 내장 프로그램에 의해서 처리 과정 제어

프로그램 : 사용자가 원하는 연산과 피연산자 , 처리되는 순서를 기술한 명령어 집합

저장 프로그램 구조

누산기 (accumulator) 지정 주소의 피연산자와 레지스터 사이의 마이크로 연산을 실행하는 프로세서

레지스터 4096 워드의 기억장치 : 12 비트 주소 필요

간접 주소 (indirect address)

5.2 컴퓨터 레지스터

공통 버스 시스템

5.3 컴퓨터 명령어

기본적인 세 가지 명령어 코드 형식 Opcode: 3 비트 메모리 주소 : 12 비트 주소 모드 : 1 비트

데이터 처리에 필요한 명령어의 종류 산술 , 논리 , 시트프 명령어 메모리와 프로세서 레지스터 간의 정보

이동 명령어 상태조건 검사 명령어 , 프로그램 제어

명령어 입출력 명령어

5.4 타이밍과 제어 (1)

제어 장치 하드와이어 (hardwired) 제어방식

게이트 , 플립플롭 , 디코더 등의 디지털 회로를 이용하여 구현

속도가 아주 빠름 설계가 변경되면 제어 장치를

새롭게 디자인 해야함

마이크로 프로그램 (micro-programmed) 제어 방식

메모리에 저장된 제어 정보를 이용하여 마이크로 프로그램 연산을 순차적으로 수행

컴퓨터 구조가 바뀌면 메모리 내의 마이크로 프로그램만 갱신

5.4 타이밍과 제어 (2)

D3T4:SC 0

000 0

5.5 명령어 사이클 (1)

명령어 사이클 단계 명령어를 메모리에서 가져오기 (fetch) 명령어 디코딩 (decoding) 간접 주소 방식의 명령어일 경우 ,

메모리에서 유효 주소 읽어 오기 명령어의 실행

Fetch 와 디코드 T0 : AR PC

버스 선택 입력 (S2 S1 S0) 을 010 으로 하여 PC 내용이 버스에 놓이도록 한다

AR 의 LD 입력을 인에이블시켜서 버스의 내용을 AR 로 전송

T1 : IR M[AR], PC PC + 1

메모리 읽기 인에이블 (S2 S1 S0) = 111

IR 의 LD 인에이블시켜 버스 내용을 IR 로 전송

PC 의 값 증가 T2 : D0, …, D7 Decode IR(12-14), AR IR

(0-11), I IR (15)

Cont’d (2)

명령어 종류의 결정

Cont’d (3)

레지스터 참조 명령어

5.6 메모리 참조 명령어

LDA 그림 5-4, 5-6, 5-7 참조

BSA

5.7 입출력과 인터럽트 (1)

입력 키보드에서 문자가 입력되면 8 비트

코드가 INPR 에 시프트 FGI 가 1 로 세트

FGI = 1 인 동안은 입력 불가 CPU 는 FGI 를 체크하여 1 이면 INPR

내용을 AC 로 전송 후 FGI 를 클리어 FGI = 0 이면 키보드에서 새로운 문자

입력 가능

출력 FGO 가 1 로 세트 FGO = 1 이면 AC 로부터 OUTR 로 정보

전송 후 , FGO 를 클리어 함 FGO = 0 인 동안 OUTR 에 새로운

정보 넣지 못함 FGO = 0 이면 출력 장치는 OUTR 의

정보를 출력 장치로 전송 정보 전송 후 FGO = 1 로 세트

Cont’d (2)

프로그램 제어 전송 (program controlled transfor)

앞에서 설명한 주변 장치와의 통신 방법 CPU 는 10μs 동안 fetch 와 실행

사이클을 수행 , 입출력 장치는 0.1 초당 1 개의 문자 처리

프로세서와 입출력 장치의 속도 차이로 인해서 비능률적

인터럽트 (interrupt) 플래크를 계속 체크하는 대신 플래그가

세트되면 컴퓨터는 실행하고 있는 프로그램을 중지

입출력 처리 루틴 실행 입출력 처리 후 이전 실행 프로그램

계속 실행 인터럽트 인에이블 플립플롭 (interrupt

enable flip-flop) 플립플롭이 세트될 때만

인터럽트를 걸 수 있다 .

Cont’d (3)

컴퓨터 동작에 흐름도

5.9 기본 컴퓨터의 설계

레지스터와 메모리에 대한 설계