[컴퓨터구조] 레지스터 전송과 마이크로 연산

이 글은 www.youtube.com/watch?v=OV0R8zywNe0&t=5s 강의를 보고 공부한 내용 입니다.

 

 

●마이크로 연산

레지스터에서 또다른 레지스터로 보내거나, 안에서 동작하는 것을 마이크로 연산이라고 한다.
레지스터는 플립플롭으로 구성되었다.
하나의 clock 시간 동안 실행되는 기본 동작(shift, count, clear, load)

 

 

 

●레지스터전송언어 – 처리하는 과정을 표시할 수 있지만 깔끔하게 표현하기위해 기호로 표현하는 것

마이크로연산, 전송을 간단하고 명료하게 표시하기 위해 사용

 

 

 

 

●레지스터 전송 언어 규칙

대문자로 표시
레지스터  왼쪽 FF(플릿플롭) -> MSB 

레지스터  오른쪽 FF(플릿플롭)-> LSB

레지스터는 각각 이름이 있다 그걸 모두 대문자로 표현한다.
16비트 pc레지스터의 경우
상위(8~15) : PC(High)
하위(0~7) : PC(Low)

 

 

●레지스터 정보 전송

-치환 연산자 사용

R1을 R2로 보낸다.

 

 

-제어 조건이 있을 경우

p가 0이면 실행하지 말라

 

 

-제어함수로 표현할 경우

클럭이 올라갈때만 동작하는 것을 보아 상승 엣지에서 동작하는 것이다.

 

 

 

서로 교환하라는 의미.

화살표 : 전송
, - 두 동작을 한꺼번에 처리

 

 

 

●공통 버스

cpu에서 레지스터 ~메모리, 레지스터, io 장치 사이에 데이터를 집단으로 보내는데 그 통로는 버스라고 한다.
여러 개의 레지스터들이 통로를 같이 쓰기 때문에 공통 버스라고한다.
돌하면 안되니깐 한번에 한 레지스터만 쓴다.

 

●버스 제어기
s0,s1의 2개의 제어기로 4개의 멀티플렉서에서 1개의 값만 출력한다.

버스을 제어하는 것이 멀티플렉서이다. 멀티플렉서를 사용하여 레지스터를 선택한다.

(ex)

BUS <=C, R1 <- BUS
R1 <-C

위 2개의 식은 같다.

 

●3-상태 버퍼 – 멀티플렉서 대신 사용하여 버스 구성 가능, 3개의 상태로 동작

논리0, 논리1 : 정상적인 버퍼로 동작
고저항상태(High – impedance) : 출력차단

control input C에 들어가는 값이 i이면 작동하고 0이면 작동 안한다. 

 

 

 

 

●메모리 전송

 

 

 

●마이크로 연산 분류

 

 

●산술 마이크로 연산

더하기, 빼기, 보수, 2의 보수

어떤 레지스터에 값을 증가시키는 것 =increament
감소시키는 것 = decreament

 

●이진 가산기

두 비트와 이진 캐리의 산술합을 계산
여러 개의 전가산기를 연결

4비트 덧셈기

C4, C3가 결과가 다르면 오버플로우가 나온다.

 

 

 

이진 감가산기

m이 0이면 B값들이 그대로 전달되지만
M이 1이면 B값의 보수 값이 나온다.
C0이 들어가니 1의보수에1을 더한것과 같다. 즉 2의보수를 더한것이다.

 

 

 

 

●산술 회로

기준 레지스터는 A이고 또 하나는 멀티플렉서의 0,1,2,3이 된다. 그리고 S1,S2의 값에 따라 0이면b, 1이면B’, 2이면0, 3이면1을 출력한다.

 

 

 

●논리 마이크로 연산

16개의 기본 기능이 있다.

0은clear의 역할이다.

cpu에서 기본적인 논리 연산이다.

 

 

논리 마이크로 연산의 하드웨어 구현

 

 

●시프트 마이크로 연산

논리 시프트

직렬 입력으로0이 전송

왼쪽에 있는 비트가 오른쪽으로 한번 이동하는 것

빈 공간이 0으로 채워진다.

오른쪽 쉬프트를 예로 들면 R(n-1)이 나갔다가 다시 왼쪽으로 들어 가는 형태이다.

 

●순환 시프트

r0가 튕겨 나가게 되는데 다시 빙 돌아가지고 제일 왼쪽에 비어진 공간에 들어가게 된다.
r1가 튕겨 나가게 되는데 다시 빙 돌아가지고 제일 왼쪽에 비어진 공간에 들어가게 된다.

 

 

●산술 시프트

부호 비트를 제외하고 시프트
왼쪽 시프트 : x2
오른쪽 시프트 : /2

ex) 1001(1)을 왼쪽 시프트 하면 1010(2)이 될 것이다.(맨앞에 부호 비트는 제외)
1001(1)을 오른쪽 시프트 하면 10000(2^-1)이 될 것이다.

 

 

 

 

 

●4비트 조합회로 시프터

Mux의 S값이 0이면 오른쪽으로 돌고 , 1이면 왼쪽으로 돈다.

 

 

 

●산술 논리 시프트 장치

산술연산, 논리연산, 시프트 연산을 나타낸다.
한 비트에 대한 연산을 다루기 때문에 4비트 연산을 만들려면 위 장치가 4개가 있어야 한다.