Chae Seungmin

DevOps & carefree life [TMON] Channel Service Dev. Team

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동작 과정 예시 : INCREMENT

path

  1. 현재 PC 에는 0000 0001 0100 값이 저장되어 있음.
    path
    • PC 에 저장된 값은 실행할 명령어의 주소.
    • 해당 주소에는 0111 0000 0010 0000 이라는 명령어가 존재.
      • I bit 가 0 이고, Opcode 가 111 이므로 Register 참조 명령어임을 알 수 있다.
      • (현재 예시에서) B_5 가 1 인 명령어 = INCREMENT
  2. T_0 ~ T_2 는 모든 명령어에서 공통 부분인 FETCH & DECODE.
    • T_0 ~ T_2 동작 과정
      1. AR 에서 PC 를 가져와 저장.
      2. AR 에 저장된 주소를 메모리에서 참조 후 명령어를 찾아 IR 에 저장. 그와 동시에 PC 값 1 증가.
      3. DECODE 하면서 최상위 비트를 I 에 저장함과 동시에 AR 에 피연산자의 주소를 저장.
  3. INCREMENT 명령어는 T_3 에서 AC 값을 1 증가시킨 후 종료.



회로의 동작 과정 1. INCREMENT

  1. T_0 에 1 이 들어가면서 시작.
    path


  2. T_0: AR <- PC
    path
    • PC 를 Common Bus System 에 Load.
      • 공통 버스 시스템의 Selection Signal 을 010 으로 주어 PC 가 연결되어 있는 2번 Port 를 열어준다.
    • 동시에 AR 을 Load 해야함.
      • AR 의 Load 신호에 1을 전달.
    • 위 과정의 결과로 PC 의 값이 AR 에 저장된다.



  3. T_1 IR <- M[AR], PC <- PC + 1
    path
    path
    • Memory[AR] 를 읽어 IR 에 저장
      • 동작 과정
        • 공통 버스 시스템의 Selection Signal 을 111 으로 주어Memory 가 연결되어 있는 7번 Port 를 열어준다.
        • Memory Read 에 1을 전달하여 AR 값을 Read
        • IR 의 Load 에 1을 전달
      • IR 에 명령어가 저장되면 곧바로 Control Unit 의 3 x 8 Decoder 에 의해 D_3 가 활성화 된다.
    • 동시에 PC 의 Increment 에 1을 전달



  4. T_2: D_0, … , D_7 <- Decode IR(12 - 14), AR <- IR(0 - 11), I <- IR(15)
    path
    path
    • 동작 과정
      • DECODE
        • T_1 단계에서 IR 에 명령어가 저장 될 시 이미 진행됨.
      • AR <- IR(0 - 11)
        • IR 의 하위 12 bit 를 AR 에 저장
          • BUS Selection Signal = 101 (5)
          • AR 의 Load 활성화
      • I <- IR(15)
        • IR 의 최상위 비트를 I (1 bit Register) 에 저장.
          • I (1 bit Register) 의 Load 활성화



  5. T_2 과정이 끝난 후
    • I (1 bit Register) 의 값과 D_7 을 참조해서 명령어의 종류를 구분.
      • 현재 I = 0, D_7 = 1 이므로 Register 참조 명령어 임을 알 수 있음.
    • 명령어의 세부 사항(종류)를 나타내는 B_0 ~ B_11 은 AR 에 저장되어 있지만 Memory 참조 명령어가 아니기 때문에 의미가 없음.
    • 따라서 Control Logic Gate 의 Input 으로 들어가는 B_0 ~ B_11을 조사해서 명령어의 세부적인 구분을 수행함.



  6. T_3: AC <- AC + 1
    path
    • 순차 카운터 (SC) 에 의해 T_3 가 1이 되면서 AC 의 INR 이 활성화되어 AC 값이 1 증가.



동작 과정 예시 : ADD

path

  1. PC 의 값을 참조해보면 해당 주소에 0001 0001 0000 0000 이 존재.
  2. 0001 0001 0000 0000
    • 직접 주소 형식의 Memory 참조 명령어인 ADD 임을 알 수 있음.
    • ADD 할 피연산자는 0001 0000 0000 에 존재하고, 그 값은 0000 0000 0000 0011 으로 3 인 것을 알 수 있음.
  3. 연산 결과
    • ADD: AC <- AC + 피연산자값
      • 현재 AC 에는 1이 저장되어 있고 피연산자는 3 이므로 1+3 = 4 가 최종적으로 AC에 저장됨.



회로의 동작 과정 2. ADD

  1. T_0 ~ T_2 까지는 FETCH & DECODE 로 공통적인 부분.
  2. T_3 에서는 아무 동작을 하지 않음. (현재 직접 주소를 사용하고 있으므로)
  3. D_1 T_4 : DR <- M[AR]
    path
    1. 순차 카운터 (SC) 1 증가하여 0100 이 4 x 16 Decoder 에 전달되어 Output 으로 T_4 가 활성화.
    2. Memory 에서 AR 값을 가진 주소에 피연산자가 존재함.
      • 해당 피연산자 값을 DR 에 가져온다.
      • BUS Selection Signal = 111
      • Memory 의 Read 활성화 필요
      • DR 의 Load 활성화 필요



  4. D_1 T_5 : AC <- AC + DR, E <- C_out, SC <- 0
    path
    1. 순차 카운터 (SC) 1 증가하여 0101 이 4 x 16 Decoder 에 전달되어 Output 으로 T_5 가 활성화.
    2. 기존 AC 값과 DR 에 존재하는 피연산자의 값을 더한다.
      • AC 와 DR 은 Adder and logic 에 연결되어 있음.
      • Adder and logic 에서 기존 AC 값와 DR 값의 가산 후 End Carry 는 E 에 저장하고 남은 결과를 다시 AC에 저장.
      • AC 의 Load 활성화 필요



지식 공유 및 기록을 위한 컴퓨터 구조 개인 학습 포스트입니다. 피드백은 항상 환영합니다! 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.



처음으로~

Task Lists

  • 동작 과정 예시 : INCREMENT
  • 회로의 동작 과정 1. INCREMENT
  • 동작 과정 예시 : ADD
  • 회로의 동작 과정 2. ADD

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