[정보처리기사_필기] 전자계산기 구조 <3>

■ 중앙처리장치(CPU)


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1.PC에 저장된 주소 -> MAR(주소레지스터) / PC = PC + 1

 

2.MAR에 저장된 주소에 가서 데이터를 가져다가 MBR(버퍼레지스터)에 저장


3.MBR에 저장된 명령부분은 IR(명령레지스터)로 보낸다


4.MBR에 저장된 데이터 값(또는 주소)과 명령을 디코더(해독레지스터)로 보낸다


5.디코더는 명령 해독을 제어장치로 보낸다.


6.제어장치는 연산장치에 연산을 수행하도록한다.


7.연산된 값은 AC누산기에 일시적으로 저장된다.


8.갱신된 PC카운터에서 다음 작업이 이어진다.

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    -제어장치 : 명령해독 및 지시신호

 

  -연산장치 : 실제 명령 수행


    -레지스터 : 임시기억장소

 

             PC : 다음 명령 주소 (자동갱신 +1)


            누산 : 연산값 임시 저장


            ✴ 명령 레지스터


            PSWR : 프로그램 상태를 저장하고 있는 레지스터


            ✴ etc..


  -버스 : 전송기능

 

            제어버스 : CPU -> RAM


            주소버스 : CPU -> RAM


            데이터 버스 : 양방향버스 



■ 명령어 (Instruction)


      - 명령어의 구성 : 연산자(OP,operation) | 자료,주소(operand)


      - 연산부 : 함수연산, 자료전달, 입출력, 제어(Jump:프로그램순서 변경)


      - 연산자부의 비트수=n 일때 개의 명령어


      - ADD 100, 200 => 100번지와 200번지의 데이터 값을 더하라.

 

    - 주소부의 크기 = 최대 메모리 용량

 

       (ex 오퍼레이션코드 16비트, 어드레스필드 16비트 일때

              명령어 개수 = =64개

               컴퓨터의 최대 메모리 용량 =  =개)

 

    - 연산자의 기능

  

           ✴ 함수 연산기능 - AND, OR...


             ✴ 자료 전달기능 - Load,Fetch <-> Store, Save

                                  Move, Push, Pop


             ✴ 제어기능 - Goto, JMP, IF, Call, Return


             ✴ 입출력기능 - Input, Output

       

- 단항연산 : NOT(Complement), Shift(Multi/Div 연산), Rotate(123->231->312)

       

- 이항연산 : 사칙연산, AND, OR


       - 0 주소 명령 : Stack(Push, Pop 주소 상관없이 순서대로 Last In First Out)

                            Top포인터가 주소를대신하여 위치를 알려준다.

                           스택공간보다 Top가 커지면 OverFlow


       - 1 주소 명령 : 연산후 누산기에 저장


       - 2 주소 명령 : 연산후 1Operand에 저장, 기존 데이터 소멸


       - 3 주소 명령 : 연산후 3Operand에 저장, 기존 데이터 보존

 


 

■ 주소지정방식


   ✴ OP Code | Operand


      Operand에 2bit를 주소지정방식표시에 할당


    - 즉시 주소지정 방식 (Immediate Addressing)


          Add 100,200 (100과 200이 주소가 아니라 데이터값)                


          주기억장치 참조하지 않기 때문에 빠르다


          큰 값은 사용할 수 없다.


    - 직접 주소지정 방식 (Direct Addressing)

 

            Add 100 (100의 주소에 가면 데이터값이 있다)


            한번 주기억 장치를 참조


     - 간접 주소지정 방식 (Indirect Addressing)


            Add 100 (100의 주소에 가면 데이터값이 있는 주소가 있다)


             두번 주기억 장치를 참조


     - 계산에 의한 주소지정 방식 (Relative Addressing Mode)


              상대주소 : 누산기의 값과 정한다. 


              Add 100, 누산기값 +100의 주소

     

- 주소 설계시 고려사항

     

              표현의 효율성, 사용의 편리성


              주소공간과 기억공간은 독립성(컴퓨터가 주소 알아서 할당)

 

 

■ 연산

            

     - 논리연산

       

      AND : Masking Operation (데이터 삭제)


              OR : Selective-Set (반전, 삽입)


             XOR : Compare


            NOT : 보수 Complement


              Shift : Multiply(왼쪽 Shift), Divide(오른쪽 Shift)

           

    - 산술연산

  

              Add, Subtract, Multiply,  Divide

 

 

■ 마이크로 오퍼레이션

       

        - 연산(명령수행) | 제어신호(대기) | 연산 | 제어순서|.....


        - 제어신호 : 마이크로 오퍼레이션을 순서적으로 일어나게 하는데 필요한 신호


        - 마이크로 사이클 타임

 

                ✴ 동기 고정식 : 가장 긴시간과 일치시켜 제어신호 (낭비가 심함)


                ✴ 동기 가변식 : 분류하여 평균값으로 제어신호


                ✴ 비동기식 : 명령 끝나는대로 제어신호 (구현이 불가능하다)

 

 

■ 메이저 스테이트


  - 인출사이클 (Fetch Cycle)    ->    실행사이클(Execute Cycle)

                       <직접주소방식>


- 인출사이클 -> 간접사이클(Indirect Cycle) -> 실행 사이클

                  <간접주소방식>


- 인출사이클 -> 실행사이클 중에 인터럽트사이클(Interrupt Cycle) -> 인출사이클

               <돌발상황 발생>


 - 인출 단계 : 주기억 장치에서 데이터 Load

       

         인터럽트 수행후 인출로 돌아온다

                 MBR, PC, MAR

                 PC <- PC+1


        - 간접 단계 : 주소안에 저장되어있는 주소를 찾아간다.


        - 실행 단계 : 연산


      - 인터럽트단계 : IEN <-0 인터럽트 허용신호를 0


      - 주요 명령의 마이크로 오퍼레이션


                ✴ ADD : AC <- AC + MBR (가져온 값과 누산기값을 더한다)

   

            ✴ LDA (Load to AC) : AC <- 0  (누산기 초기화)

                      AC <- AC + MBR (메모리값을 누산기로 복사)

            

    ✴ STA (Store AC) : M<-MBR (CPU값을 RAM으로 저장)

            

      ✴ ISN (increment and Skip if Zero) : MBR에 -값을 두고 1씩 증가시키다 0이 되면 PC+1을 하여 스킵

               





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