Stored Program 프로그램 내장 방식 - Von Neumann에 의해 고안된 개념이다. - 말 그대로, 프로그램을 컴퓨터 시스템 내부에 탑재한 방식을 의미한다. - 프로그램은 Instruction의 조합이고, Instruction은 Binary Code로 구현된다. 즉, 프로그램도 메모리에 저장이 가능하다는 아이디어를 통해 프로그램 내장 방식이 고안되었다. - CPU는 Data Bus를 통해 메모리에서 데이터를 Fetch하고, Execution한다. - 메모리에 저장된 Instruction을 CPU가 적절히 Fetch할 수 있음으로써, 이 자체로 Programmability를 제공한다. - 하나의 H/W가 하나의 기능만 수행하는 것이 아니라 여러 Job을 수행 가능하게 발전했다. - 특정 컴퓨터..
MIPS Architecture 밉스 아키텍처 - MIPS Technology에서 개발한 RISC ISA이다. MIPS(RISC) Design Principles (MIPS(RISC)의 설계 철학) 1. Simplicity favors regularity (규칙적인 Instruction 설계를 통한 단순한 구조) 2. Smaller is faster (작은 규모를 통한 빠른 동작 구현) 3. Make the common case fast (자주 일어나는 일은 빠르게 처리) 4. Good design demands good compromises (좋은 설계를 위한 적절한 타협) - MIPS에서는 명령어의 종류를 크게 3 가지로 구분해놓았다. MIPS Instruction (MIPS 명령어) 1. Data ..
Evolution of Computer System 컴퓨터 시스템의 진화 과정 - 컴퓨터는 본질적으로 트랜지스터로 이루어진 하드웨어 장치이다. - 트랜지스터로 만들어졌다 함은 컴퓨터가 받아들일 수 있는 신호는 0과 1밖에 없음을 의미한다. - 자연어와 비교했을 때, 0과 1은 알파벳, Instruction은 단어, ISA(Instruction Set Architecture)는 어휘와 같은 개념이다. - 이전의 컴퓨터에서는 CPU에 원하는 기능을 모두 구현할 수 없었기 때문에 North Bridge(노스 브릿지)*, South Bridge(사우스 브릿지)**와 같은 칩셋을 메인보드에 적재해서 CPU를 보조하는 역할을 수행시켰다. * North Bridge (노스 브릿지) - 메인 메모리(D램 기반), 그래..
Pipeline Hazard 파이프라인 해저드 - 파이프라인 방식이 적용된 프로세서에서 의존성으로 발생할 수 있는 문제를 의미한다. - 후속 명령어가 후속 Clock cycle에서 실행될 수 없는 상황을 뜻한다. - 가장 간단한 해결방법은 해저드가 발생할 때마다 파이프라인을 멈추는 것(pipeline stall)이며, 파이프라인 해저드는 전적으로 파이프라인 구성에 달려있다. - 파이프라인 구성과 여러 제약 조건에 따라 해저드의 형태가 언제나 다르게 나타날 수 있다. - 원인에 따라 크게 세 가지로 분류된다. 1. Structural Hazard (구조적 해저드) - 프로세서의 자원이 부족해서 발생하는 해저드이다. - H/W를 추가/업그레이드하여 해결할 수 있는 해저드이다. ex) Pipelining을 적..
Pipelining Method 파이프라인 방식 - 여러 명령어들이 동시에(overlap) 실행되어 병렬로 처리하는 방식이다. - 각각의 명령어의 실행 시간과 처리과정에는 차이가 없어서 Throughput(처리율)이 향상된다. - 비 파이프라인 방식과 마찬가지로 한 명령어를 F, E, M, W 단계로 나누어 처리한다. Ex. The graph for Pipelining Method Non Pipelining Method 비 파이프라인 방식 - 프로세서가 임의의 시점에서 오직 한 가지 작업만 수행하도록 H/W를 구동하는 방식이다. - 명령어 처리 과정을 F, E, M, W 순으로 처리하며 꼭 한 번에 한 가지 작업을 수행한다. Ex. The graph for Non-Pipelining Method
Instruction Cycle 명령어 처리 과정 1. Instruction Fetch (명령어 인출) - 명령어를 메모리에서 CPU로 전달하는 과정이다. - 이 과정에서 PC에 저장된 명령어 주소가 이용되며, 현재 처리중인 명령어는 IR에 저장한다. 2. Instruction Decoding (명령어 해독) - Control Unit에 의해 IR에 있는 OP code가 decoding된다. - decoding을 통해 연산의 종류, 데이터 및 목적지의 위치등을 파악하게 된다. 3. Operand Fetch (피연산자 인출) - decoding 결과에 따라 필요한 데이터(피연산자)를 메모리로부터 인출한다. 4. Execute (실행) - 구체적인 명령어 동작들이 수행된다. 5. Store (저장) - 수행..
Load-Store Machine Load-Store Machine의 Processor 구성 - ALU : Arithmetic Logic Unit - Register File : 하나가 아닌, 다수의 register가 processor에 내장된다. - PC : Program Counter, 다음에 실행될 명령어를 저장한다. - IR : Instruction Register, Load된 명령어를 처리과정 동안 저장한다. - CU : Control Unit - MAR : Memory Address Register, Memory에 접근 시 사용된다. - MDR : Memory Data Register, MBR (Memory Buffer Register)라 부르기도 하며 MAR과 마찬가지로 Memory에 접근 ..
AC Machine Accumulator Machine AC Machine의 Processor 구성 - ALU : Arithmetic Logic Unit - ACC : Accumulator, 계산결과 및 계산에 필요한 data를 저장한다. - PC : Program Counter, 다음에 실행될 명령어를 저장한다. - IR : Instruction Register, Load된 명령어를 처리과정 동안 저장한다. - CU : Control Unit - MAR : Memory Address Register, Memory에 접근 시 사용된다. - MDR : Memory Data Register, MBR (Memory Buffer Register)라 부르기도 하며 MAR과 마찬가지로 Memory에 접근 시 사용된..
