3장 프로세서

정보처리기사 필기 - 2과목 전자계산기 구조

3장 프로세서

1. 중앙처리장치의 구성요소

· 제어장치

명령 수행시킴

필요한 각종 제어 신호 만드는 장치

주기억장치에 기억된 명령을 꺼내서 해독하고 시스템 전체에 지시 신호 보냄(가상메모리에 있는 프로그램 해독X)

제어 주소 레지스터(CAR)은 다음에 실행할 마이크로 명령어의 주소를 저장하는 레지스터(MAR의 내용이 제어 주소 레지스터에 적재X)

제어장치에 입력되는 항목 : 명령어 레지스터, 플래그, 클록

제어장치를 구현하는 제어 방식

상태 플립플롬 제어 방식, PLA 제어 방식, 마이크로 프로그램 제어 방식(RAM 제어 방식X)

· 연산장치

· 레지스터

임시 기억장소

레지스터 참조 명령어

CLA:Clear AC / CIR : Circulate Right / HLT:halt

주요 레지스터

- 프로그램 카운터(PC) : 다음에 실행할 명령어의 번지 기억

- 명령 레지스터(IR) : 메모리로부터 읽어진 명령어의 오퍼레이션 코드(OP-code)가 들어감

- 누산기 : 연산의 결과를 일시적으로 기억

- 상태 레지스터(플래그 레지스터, PSWR

분기(현재 위치에서 다른 위치로 이동하는 것)를 결정

시스템 내부의 순간순간 상태가 기록된 정보 : PSW

프로그램 제어와 가장 밀접한 관계

- MBR : 기억장치에 출입하는 데이터가 일시적으로 저장

- MAR : 기억장치에 출입하는 데이터의 주소 기억

- 인덱스 레지스터 : 사용자가 내용을 변경할 수 있음

- 시프트 레지스터 : 2배 길이 레지스터라고도 함

입출력(I/O) Bus에 연결될 수 있는 선 중 자료 버스 : 양방향 전송선

2. 명령어의 구조

Operation Code(연산자) | Mode | Operand(자료부)

단어, 동작 연산자, MBR  |         | 주소, PC, MAR, AD, 용량, 메모리, 기억장치

자료부의 길이가 n bit = 최대 2ⁿ개의 기억장소

· 명령어 설계시 고려사항

연산자 수와 종류, 주소 지정 방식, 데이터 구조(워드의 크기)

· 인스트랙션 세트의 효율을 높이기 위해 고려할 사항

기억 공간, 사용 빈도, 주소 지정 방식(레지스터 종류X)

· 폰 노이먼 형 컴퓨터 연산자(Operation Code)의 4가지 기능

- 함수 연산 기능 : 산술 연산 - ADD, SHIFT 등

  논리 연산 - AND, OR 등

- 자료 전달 기능 : CPU와 기억장치 사이에서 정보 교환

  CPU가 가장 많이 실행

  Load, Store, Move 등

- 제어 기능 : 동일한 명령을 반복 실행하거나, 명령의 실행 순서 변경

- 입·출력 기능

3. 이항 연산자 : 사칙연산, AND, OR, XOR, XNOR(이외에는 모두 단항 연산자)

4. 연산

· AND : 삭제, Masking 명령

· OR(Selective Set) : 삽입

· XOR(EX-OR) : 비교

· Rotate : Shift에서 밀려 나가는 비트의 값을 반대편으로 입력(원하는 비트수만큼 왼쪽으로 Rotate한다고 해서 기억영역을 clear할 수 있는 것은 아님)

· 산술 Shift : 곱하거나 나눌 때, 왼쪽으로 n bit Shift - 자료에 2ⁿ 곱한 값과 같음

  오른쪽으로 n bit Shift - 자료에 2ⁿ 나눈 값과 같음

  음수에 대한 패딩비트로 1이 채워짐

5. 명령어 형식

· 3번지 명령어 : 연산의 결과는 주로 Operand 1에 기록됨 / 프로그램 전체의 길이 짧게 할 수 있음

· 2번지 명령어

· 1번지 명령어 : AC(누산기) 이용

· 0번지 명령어 : 가장 짧은 명령어 형식 / Stack 필요 / 수식을 계산하기 위해 Postfix형태로 변경

6. 주소 지정 방식

주소 설계시 주소공간과 기억공간을 독립시킬 수 있도록 해야함

주소 지정 방식의 종류

· 즉시 주소 지정 방식 : 오퍼랜드 부분에 실제 데이터 기억

· 직접 주소 지정 방식 : 사용할 자료의 번지 표현 / 명령어의 주소부를 유효주소로 이용

· 간접 주소 지정 방식 : 명령의 길이가 짧고 제한되어 있어도 긴 주소 접근 / 실제 데이터가 저장된 장소의 번지를 가진 기억장소의 번지를 표현

· 상대 주소 지정 방식 : 명령어의 주소 부분(변위) + PC

*JUMP 명령을 읽을 때 번지에서 PC 값이 1 증가