[컴퓨터구조] #5 프로세서 - 추가 사설 문제

문제

1. 샘플 MIPS 프로세서의 구조는 어떠한가? 어떤 메모리 참조 명령어를 사용하는가?
2. MIPS 프로세서에서 사용하는 산술/논리 명령어는 어떤 것이 있는가? 조건부 분기 명령어는 어떤 것이 있는가?
3. MIPS 프로세서에서 프로그램 카운터(PC)의 역할은 무엇인가? 멀티플렉서(Mux)란 무엇이며 MIPS 프로세서에서 어떻게 사용되는가?
4. MIPS 프로세서에서 명령어는 어떻게 구현되는가? 레지스터는 어떻게 선택되고 읽히는가?
5. MIPS 부분집합의 기본적 구현을 설명하시오. 주요 기능 유닛은 무엇이며 어떻게 연결되어 있는가?
6. 제어 유닛이란 무엇이며 기능 유닛들과 멀티플렉서의 제어선 값을 어떻게 결정하는가?
7. 데이터패스 요소란 무엇인가? 조합소자와 상태소자의 차이점은 무엇인가?
8. AND 게이트란 무엇인가? 덧셈기는 어떻게 작동하는가? 멀티플렉서는 어떻게 작동하는가?
9. 동기식 시스템과 비동기식 시스템의 차이점은 무엇인가? 각각의 예를 들어 설명하시오.
10. 에지 구동 클러킹(edge-triggered clocking)이란 무엇인가? 순차회로에서 어떻게 작동하는가?

 

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정답

1. 샘플 MIPS 프로세서의 구조에는 여러 가지 요소들이 있습니다. 이들 중 메모리 참조 명령어로는 lw(load doubleword)와 sw(store doubleword) 등이 있습니다.
2. MIPS 프로세서에서 사용하는 산술/논리 명령어로는 add, sub, AND, OR, slt 등이 있습니다. 조건부 분기 명령어로는 beq(branch equal)와 j(jump) 등이 있습니다.
3. MIPS 프로세서에서 프로그램 카운터(PC)는 메모리상의 현재 프로그램 실행 위치(명령어 위치)를 나타내는 역할을 합니다. 멀티플렉서(Mux)는 데이터 선택기(Data selector)로, 여러 개의 입력 중 하나를 선택하여 출력하는 역할을 합니다.
4. MIPS 프로세서에서 명령어 구현은 여러 단계를 거칩니다. PC를 프로그램이 저장되어 있는 메모리에 보내서 메모리로부터 명령어를 가져오고, 읽을 레지스터를 선택하는 명령어 필드를 사용하여 레지스터를 읽습니다.
5. 5. MIPS 부분집합의 기본적 구현에는 주요 기능 유닛들과 연결된 데이터패스 요소들이 있습니다. 제어 유닛(Control unit)은 명령어를 입력으로 받아 기능 유닛들과 멀티플렉서의 제어선 값을 결정합니다.
6. 제어 유닛은 명령어를 입력으로 받아 기능 유닛들과 멀티플렉서의 제어선 값을 결정하는 역할을 합니다. 이는 프로세서가 명령어를 올바르게 실행할 수 있도록 합니다.
7. 데이터패스 요소는 조합소자와 상태소자로 이루어집니다. 조합소자는 출력이 입력에 의해서만 영향받는 요소로, AND, OR, NOT, NOR 등이 있습니다. 상태소자는 값(0/1)을 기억하는 상태를 가지는 소자로, 명령어/데이터 메모리, 레지스터 등이 있습니다.
8. AND 게이트는 두 입력이 모두 1일 때만 출력이 1이 되는 논리 게이트입니다. 덧셈기는 두 이진수의 합을 계산하는 조합소자입니다. 멀티플렉서는 여러 개의 입력 중 하나를 선택하여 출력하는 조합소자입니다.
9. 동기식 시스템은 같은 클럭 소스를 공유하는 시스템으로, 컴퓨터가 대표적인 예입니다. 비동기식 시스템은 같은 클럭을 사용하지 않는 시스템으로, 인터넷(TCP/IP)이 대표적인 예입니다.
10. 에지 구동 클러킹(edge-triggered clocking)은 클럭 신호의 상승 에지나 하강 에지에서만 동작하도록 설계된 클러킹 방법론입니다. 순차회로에서 이 방식을 사용하면 클럭 에지에서만 상태값이 변경됩니다.

 

2023.04.15 - [컴퓨터구조] - [컴퓨터구조] #5 프로세서