MIPS CPU의 Execute 단계가 어떻게 실행되는지 명령어의 기능에 따라 구분하여 정리하였다. 산술/논리 연산자 실행 add, sub, addi, or, and 와 같은 명령어를 실행하는 과정을 먼저 생각해보자. 우선 위 연산을 실질적으로 실행하는 유닛은 ALU 라는 유닛이 수행한다. 산술 연산과 직접적으로 관련된 명령어 포맷은 R 포맷과 I 포맷 밖에 없다. R 포맷은 모든 피연산자가 레지스터고, 연산 결과가 레지스터로 들어간다. I 포맷은 피연산자가 하나는 레지스터, 하나는 상수고, 연산 결과가 레지스터로 들어간다. 우선 피연산자 하나는 반드시 레지스터에서 오고, 연산 결과는 레지스터로 들어가는 것이 동일하므로 아래와 같이 그릴 수 있다. 이제 결정해야 하는 것은 R 포맷이면 레지스터로부터 AL..

MIPS Decode 회로 지난 글에 이어 MIPS의 Decode 회로를 설계해보자. Decode 과정은 명령어를 해석하는 과정이다. 명령어를 실행하려면 크게 2가지 정보를 알아야 한다. 1. 무슨 명령어인가? ( = 연산자 정보) 2. 무엇을 가지고 실행하는가? ( = 피연산자 정보) MIPS 명령어는 포맷별로 아래와 같은 형태를 갖추고 있다. 3가지 포맷은 모두 공통적으로 6bit 크기의 opcode 필드를 갖고 있다. 이 opcode를 통해서 지금 주어진 명령어가 어떤 명령어인지 식별한다. R 포맷은 opcode 에 더해 function 필드 정보를 조합하여 실행할 명령어를 식별한다. 그리고 opcode 와 funct 를 제외한 나머지 필드가 모두 피연산자로서 활용하는 필드가 된다. 우선 J 포맷은..

Fetch 회로도fetch는 명령어를 가져오는 과정이다.명령어를 가져올 때, 컴퓨터는 PC (Program Counter) 라는 특별한 레지스터를 이용한다.이 레지스터에는 현재 실행할 명령어가 메모리 어디에 담겨있는지, 그 주소값이 담겨있다.컴퓨터가 처음 실행되면, PC는 0으로 초기화되고, 메모리 0번지에 있는 명령어를 가져와 실행할 것이다.하나의 명령어를 실행한 이후에는, 다음 명령어를 실행하기 위해 PC 값을 4 증가시킨다. (32bit 시스템 기준) 이 과정이 점프나 분기가 없는, 순차적으로 실행되는 프로그램 기준 Fetch 의 과정이다.이를 회로도로 그려보자.  먼저 CPU 공간과 명령어를 가져오는 메모리 공간을 따로 그려보자.  CPU 안에는 PC 라는 특별한 레지스터가 있다. 32bit-re..

Zero Register0번 레지스터는 항상 값을 0으로 유지하는 레지스터이다.이 레지스터에 값을 쓰려고 할 수 있지만, 그 결과는 언제나 0이다. 이 레지스터는 다른 레지스터에 값을 옮기는 move 명령어를 구현할 때 0과 or 연산을 취해서 다른 레지스터에 값을 쓰는 식으로 move 명령어를 구현하는 용도로 사용된다. 또는 상수값을 레지스터에 쓰고자 할 때, 0과 더하기를 해서 원하는 상수값을 레지스터에 쓰는 용도로 쓸 수도 있다.  메모리에 접근하는 상황우리의 컴퓨터는 stored program 방식을 사용하고 있다.즉, 프로그램의 명령어와 데이터가 오프칩 메모리에 저장되어 있고, CPU는 명령어와 데이터를 메모리로부터 읽어와 연산하는 방식이다. CPU가 메모리에 접근하는 상황은 크게 2가지이다.첫..