5.컴퓨터 구조

컴퓨터 구조

 

프로그래머 관점

-컴퓨터 구조를 잘 아는 프로그래머도 컴퓨터 디자인에 참여

-컴퓨터 디자인은 레지스터와 명령어 디자인

 

레지스터 디자인의 핵심

 

- 레지스터는 몇 비트로 구성할 것인가?

 

 

일반적으로 N비트 시스템이라면 레지스터도 N비트다.

예) 32비트 시스템  = 레지스터 32비트

 

32비트 시스템에서 데이터의 최소 단위가 32비트이다.

그래서 레지스터도 데이터를 동일하게 32비트로 담는다.

 

예제에서는 16비트로 구성한다.

 

 

 

- 몇 개 정도로 레지스터를 구성할 것인가?

 

많으면 많을 수록 좋다. 하지만 예제에서는 8개로 구성한다.

 

 

 

-레지스터 각각을 무슨 용도로 사용할 것인가?

 

레지스터는 특별한 목적을 가지고 있는 저장장치다.

 

이처럼 목적과 용도를 정해 두면, 명령어가 단순해지고, 속도도 빨라진다.

 

예)

범용레지스터 (연산을 위한 레지스터) r1~ r3

특별한 목적을 위한 레지스터  r4 ~ r7

 

 

 

 

명령어 구조 및 명령어 디자인

 

 

 

16비트 시스템

예) 16비트 시스템에서는 레지스터도 16비트이고, 명령어도 16비트로 구성된다.

 

 

사칙연산 명령어 구성(달라질 수 있음)

예약 2비트

명령어(연산자) 담기위해서 3비트

저장소(레지스터) 담기위해서 3비트

숫자를 담기위한 피연산자(레지스터 값도 들어갈 수 있음) 4비트 

숫자를 담기위한 피연산자(레지스터 값도 들어갈 수 있음) 4비트

 

참고 : 위의 조합은 명령어에 따라서 조합이 달라질 수 있다.

 

피연산자 1, 2에는 숫자도 올 수 있고, 레지스터도 올 수 있다. 그렇다면 만약 0001 이라는 값이 담기면

숫자 1인지, 레지스터값의 r1인지는 어떻게 알까?

 

4비트중에서 제일 첫 비트에 0 또는 1을 넣어줘서 숫자인지 레지스터인지 판별한다.

 

 

 

그럼 3비트 남는데 3비트에는 숫자 0 부터 7까지 만 담을 수 있다. 

 

100+ 100은 어떻게 연산 할 수 있을까?

 

 

 

 

 

 

참고: 시스크 cpu

명령어 하나당 총 3클럭이 발생한다.

패치 1 클럭

디코더 1 클럭

실행 1 클럭

 

만약 명령어가 5개면 15클럭이 발생한다.

 

리스크 cpu 는 명령어 수 + 2 = 7 클럭

 

 

참고 

뇌를 자극하는 윈도우즈 시스템 프로그래밍 정리 - 한빛출판네트워크