Mano machine concepts

Mano Machine 주요 개념 정리

마이크로 연산 제어 신호

FGO (Full Gate Operate)

AC(Accumulator)의 값을 확인하는 조건부 분기 연산입니다:

• AC가 0이 아닐 경우: 다음 마이크로명령어로 진행
• AC가 0일 경우: NextU+2 위치의 마이크로명령어로 건너뜁니다

S (Subtract)

AC에서 M[AR]의 값을 빼는 마이크로 연산으로, 결과는 AC에 저장됩니다. 2의 보수 연산을 사용하여 구현됩니다.

제어 신호

NextU (Next μ-instruction)

다음 마이크로 명령어로 진행하는 제어 신호입니다. Control Address Register(CAR)의 값을 1 증가시켜 다음 마이크로 명령어 주소로 이동합니다.

Next ins (Next instruction)

현재 명령어의 실행을 완료하고 다음 기계어 명령어로 진행하는 제어 신호입니다. Program Counter(PC)를 1 증가시키고 새로운 명령어 사이클을 시작합니다.

하드웨어 구성 요소

SC (Sequence Counter)

마이크로프로그램 명령어의 순서를 제어하는 3비트 카운터입니다:

• 명령어 사이클 시작 시 0으로 초기화
• T0부터 T7까지의 타이밍 신호 생성
• 클럭 펄스마다 1씩 증가하며 마이크로연산의 타이밍 제어

C (Carry flip-flop)

뺄셈 연산 시 2의 보수 계산을 위해 사용되는 플립플롭입니다:

• 뺄셈 시작 시: C = 1 (Set)
• 뺄셈 종료 시: C = 0 (Clear)

Executed Micro Operations

CPU가 실제로 실행하는 기본적인 동작들을 의미합니다. 예를 들어 ADD 명령어 실행 시 다음과 같은 마이크로 연산들이 순차적으로 실행됩니다:

1. T0: AR ← PC (주소 레지스터에 프로그램 카운터 값 저장)
2. T1: IR ← M[AR], PC ← PC + 1 (명령어 가져오기 및 PC 증가)
3. T2: AR ← IR(0-11) (오퍼랜드 주소 가져오기)
4. T3: DR ← M[AR] (데이터 가져오기)
5. T4: AC ← AC + DR (실제 덧셈 수행)

왜 hex주소는 다 0x로 시작하는걸까?

‘0x’는 이 숫자가 16진수(hexadecimal)라는 것을 나타내는 접두어(prefix)입니다.

프로그래밍에서 숫자 표기 방식을 명확히 구분하기 위해 특별한 접두어를 사용하는데:

• 16진수: 0x (예: 0x2AF)
• 8진수: 0 (예: 0777)
• 2진수: 0b (예: 0b1010)
• 10진수: 접두어 없음

Fetch-Decode-Execute 사이클

사이클을 돌때마다 표가 달라지는 것은 각 단계별로 레지스터들의 상태가 변화하기 때문이다.

1. Fetch (명령어 가져오기) 단계:

• PC(Program Counter)의 주소값에 해당하는 명령어를 메모리에서 가져와서 IR(Instruction Register)에 저장
• PC는 다음 명령어를 가리키도록 증가

1. Decode (해석) 단계:

• IR에 저장된 명령어를 분석하여 수행할 동작과 피연산자를 파악
• 명령어의 종류에 따라 필요한 레지스터나 메모리 주소를 결정

1. Execute (실행) 단계:

• 해석된 명령어를 실제로 수행
• ALU를 통한 연산이나 메모리 접근 등이 이루어짐
• 실행 결과가 레지스터나 메모리에 저장

각 단계마다 달라지는 표의 내용:

레지스터들의 값 변화, 버스의 상태, 제어 신호들의 상태, 메모리 접근 상태

이러한 변화들이 표로 나타나기 때문에 각 단계별로 표의 내용이 달라지게 됩니다. 이는 컴퓨터가 명령어를 처리하는 과정을 단계별로 보여주는 것입니다.