레지스터 전송과 마이크로 연산 파트1
1) 레지스터 전송 언어 (Register Transfer Language)
(1) 마이크로 연산 (Micro-operation)
- 레지스터에 저장된 데이터를 가지고 실행되는 기본동작을 의미한다.
- 하나의 clock 시간 동안 실행되는 기본 동작이다. (플립플롭회로로 구성되어 있기 때문에 clock의 개념이 나온다.)
- shift
- count
- clear
- load
- 등
(2) 레지스터 전송 언어
- 마이크로 연산, 전송을 간단하고 명료하게 표시하기 위하여 사용하는 기호이다.
- 디지털 컴퓨터의 내부 조직을 상세하게 나타내는 수단으로 사용된다.
- 디지털 시스템의 설계 편의성을 제공한다.
(3) 레지스터 전송 언어 규칙
- 대문자로 표시한다. (MAR, MBR, AC, PC, DR 등)
- 레지스터는 여러개의 플립플롭으로 구성되어있다.
- 그중 가장 왼쪽에 있는 플립플롭에 저장된 비트 값을 MSB(Most Significant Bit)라고 한다.
- 그중 가장 오른쪽에 있는 플립플롭에 저장된 비트 값을 LSB(Least Significant Bit)라고 한다.
- 16비트 PC 레지스터의 경우,
- 상위 8bit(8~15)를 High 레지스터: PC(H)라고 한다
- 하위 8bit(0 ~7)를 Low 레지스터: PC(L) 라고 한다.
2) 레지스터 전송 (Register Transfer)
(1) 레지스터 정보 전송
- 치환 (replacement)연산자 사용
R2 <- R1- R1에 있는 데이터를 R2로 전송해라.
- 제어 조건이 있을 경우,
If (P=1) then (R2 <- R1)- P가 1이면, R1에 있는 데이터를 R2로 전송해라.
- 제어 함수로 표현할 경우,
P: R2 <- R1- P가 1이면, 다음 문장을 실행하라. 즉, 다음 클럭(t+1타이밍)에 전송완료된다.
(2) 레지스터 전송의 기본 기호
- Register data exchange
- T:R2 <- R1, R1 <- R2
3) 버스와 메모리 전송 (Bus and Memory Transfers)
(1) 공통버스 (Common Bus)
- 레지스터들 사이의 전송 통로
- 충돌을 막기 위해 동시에 하나의 device에서만 사용이 가능하다.
- 어떤 device가 이 버스를 사용하는가.를 제어하는 것이 멀티 플렉서이다.
- 한 번에 하나의 신호만 전송하도록 제어한다.
- 멀티플렉서를 사용하여 레지스터를 선택한다. => 공통버스를 제어하는 제어장치 (버스 제어기)
(2) 3-상태 버퍼 (3-state Buffer)
- 멀티플렉서 대신 사용하여 버스 구성을 할 수 있다.
- 3개의 상태로 조작한다.
- 논리0, 논리 1: 정상적인 버퍼로 동작
- 고저항상태: 출력 차단
(3) 메모리 전송
- Read: DR <- M[AR]
- AR번지에있는 메모리를 데이터 레지스터를 보낸다.
- Write: M[AR] <- R1
- R1값을 AR번지에 있는 메모리에 보낸다.
레지스터 전송과 마이크로 연산 파트2
1) 산술 마이크로 연산 (Arithmetic Micro-operations)
레지스터간 이진 정보 전송
(1) 이진 가산기
- 두 비트와 이진 캐리의 산술 합을 계산한다.
- 여러 개의 전가산기를 연결한다.
(2) 이진 감가산기
- 보수를 만드는 게이트와 신호를 사용한다.
- M -> 0: 가산
- M -> 1: 감산
- A(0-3), B(0-3), S(0-3)는 bus에 연결한다.
(3) 산술회로
- 4개의 전가산기
- 4개의 멀티플렉서
- 2개의 4비트 입력
- 1개의 출력
- 3개의 제어라인
2) 논리 마이크로 연산 (Logic Micro-operations)
수치 데이터에 대한 산술 연산
3) 시프트 마이크로 연산 (Shift Micro-operations)
비수치 데이터에 대한 비트 조작 연산
(1) 논리 시프트
ex) 오른쪽으로 시프트한다: 한 비트씩 오른쪽으로 이동한다. 제일 왼쪽에 있는 남은 한비트가(빈 공간) 0이된다.
- 즉, 직렬 입력으로 0이 전송된다.
- R1 <- shl(R1)
- R2 <- shr(R2)
(2) 순환 시프트
- 논리 시프트의 확장판이다.
ex) 오른쪽으로 시프트한다: 한 비트씩 오른쪽으로 이동한다. 이동하면서 튕겨나가는 비트가 제일 왼쪽에 있는 빈공간을 차지한다.
- 즉, 직렬 출력이 직렬 입력으로 전송된다.
- cir, cil
(3) 산술 시프트
- 부호 비트를 제외하고 시프트한다.
- 왼쪽 시프트: x2
- 오른쪽 시프트: /2