컴퓨터구조론#5

LeeMir, 05 April 2021

제4장 제어 유니트

제어 유니트의 기능

제어 유니트의 기능
- 명령어 코드의 해독
- 명령어 실행에 필여한 제어 신호들의 발생
마이크로명령어(micro-instruction) : 명령어 사이클의 각 주기에서 실행되는 각 마이크로-연산을 지정해주는 2진 비트들로서, 제어 단어(control word)라고도 함.
마이크로프로그램(microprogram) : 마이크로명령어들의 집합
루틴(routine) : CPU의 특정 기능을 수행하기 위한 마이크로명령어들의 그룹
- ex) 인출 사이클 루틴, 실행 사이클 루틴, 인터럽트 사이클 루틴

제어 유니트의 구조

구성 요소들
- 명령어 해독기(instruction decoder)
  - 명령어 레지스터(IR)로부터 들어오는 명령어의 연산 코드를 해독하여 해당 연산을 수행하기 위한 루틴의 시작 주소를 결정
- 제어 주소 레지스터(control address register : CAR)
  - 다음에 실행할 마이크로명령어의 주소를 저장하는 레지스터
    - 이 주소는 제어 기억장치의 특정 위치를 지칭
- 제어 기억장치(control memory)
  - 마이크로명령어들로 이루어진 마이크로프로그램을 저장하는 내부 기억장치
- 제어 버퍼 레지스터(control buffer register : CBR)
  - 제어 기억장치로부터 읽혀진 마이크로명령어 비트들을 일시적으로 저장하는 레지스터
- 서브루틴 레지스터(subroutine register : SBR)
  - 마이크로프로그램에서 서브루틴이 호출되는 경우에 현재의 CAR 내용을 일시적으로 저장하는 레지스터
- 순서제어 모듈(sequencing module)
  - 마이크로명령어의 실행 순서를 결정하는 회로들의 집합
CPU의 명령어 세트 설계 과정
- 명령어들의 종류 및 비트 패턴 정의
- 명령어들의 실행에 필요한 하드웨어 설계
- 각 명령어를 위한 실행 사이클 루틴 작성
- 마이크로프로그램 코드들을 제어 기억장치에 저장
명령어 해독
- 명령어의 연산 코드가 지정하는 연산을 위한 실행 사이클 루틴의 시작 주소를 결정하는 동작
- 사상(mapping)을 이용한 해독 방법
  - 명령어의 연산 코드를 특정 비트 패턴과 조합

마이크로명령어의 형식

연산 필드가 두 개이면, 두 개의 마이크로-연산들을 동시에 수행 가능
조건(CD) 필드는 분기에 사용될 조건 플래그를 지정
분기(BR) 필드는 분기의 종류와 다음에 실행할 마이크로명령어의 주소를 결정하는 방법을 명시
주소 필드(ADF)의 내용은 분기가 발생하는 경우에 목적지 마이크로명령어의 주소로 사용
연산필드#1(3) - 연산필드#2(3) - 조건필드(2) - 분기필드(2) - 주소필드(7) 총 17 비트로 이루어짐
조건 필드
- 두 비트로 구성되며, 분기의 조건으로 사용
- U / I / S / Z
분기 필드
- 두 비트로 구성되며, 분기 동작을 지정
- JMP / CALL / RET / MAP