파이프라인과 DataPath, Control

Pieline Register 파이프라인은 각 스테이지에서 나온 값을 저장할 레지스터가 필요. 그래서 각 스테이지 사이에 레지스터를 둠 Single-clock-cycle pipeline diagram 파이프라인이 싱글 사이클일 때, 특정 사이클을 보여줄 때 사용 예시) Load 명령어의 파이프라인 기존 Mips의 Pipe에서 Load 명령어를 실행한다면 WB스테이지에서 값을 가져온 후 레지스터로 되돌아온 후, 주소에 값을 저장하게 된다. 하지만 파이프라인을 사용할 시 해당 레지스터에는 다른 명령어의 주소값이 들어가 있게 되므로, 이를 해결하기 위해 load의 datapath(푸른 선)를 추가하여 문제를 해결. dataPath를 추가함으로써 단계가 진행될 때, 같이 데이터가 넘어가는 방식 Multi-clo..

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• · 2023. 11. 9.
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Hazard

Hazard란? 다음 사이클에 다음 명령어를 실행하지 못하는 상태 Structure hazard 어떤 명령어를 실행하기 위한 리소스가 이미 사용 중이어서 실행하지 못하는 상태 예시) 싱글 메모리를 사용한다고 가정. Load/Store 명령어가 데이터를 가지고 오려고 할 때 해당 메모리에 액세스 함. 그 후 다음 명령어를 가지고 오려고 메모리에 액세스 하려고 하지만, 이전 명령어의 데이터 Load로 인해 대기를 해야 함. 즉 프로세서의 구조에 의해 발생하는 hazard므로, 이를 structure hazard라고 함. 예시에서는 프로세서가 싱글 메모리 구조로 인해 hazard가 발생 Data hazard data dependency에 의해 발생. 이전 명령어의 데이터(결과값)를 사용해야 하는데, 아직 작업..

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• · 2023. 9. 24.
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Pipeline의 개념과 성능

Pipe Line 연산을 순차적으로 수행하는 대신, 여러 단계로 분리하여 동시에 처리함으로써 처리 속도를 향상하는 기술. 프로세서의 작업처리 방식을 최적화하여 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있음 Pipelined laundry 중복하여 실행. 병렬화가 성능을 향상 세탁을 하는 순서가 세탁기 → 건조기 → 접기 → 옷장 순서가 있고 이 작업을 4번 수행해야 한다면 순차적으로 실행(Single-cycle)할 시 위 그림과 같이 2AM에 종료되지만, 각 단계를 동시에 수행함으로써 더 빨리 작업을 끝낼 수 있음 MIPS Pipeline 간단하게 5단계로 나눔. (실제로는 훨씬 더 복잡) IF: 명령어를 메모리로부터 가져옴 ID: 명령어 decode, 레지스터 읽기 EX: 연산 수행 또는 주소 계산 MEM: 메..

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• · 2023. 7. 11.
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ALU Control

명령어의 opcode와 funct를 카르노맵을 이용해서 ALU control을 생성 모든 Control Signal은 명령어를 통해 만들어 짐 DataPath With Control 메모리에서 명령어를 읽음 명령어의 상위 6비트가 Control의 input으로 들어감 그 중 ALUOP는 ALU Control의 input으로 들어 감 명령어의 하위 6비트(funct)가 ALU Control의 input으로 들어 감 ALU Control에서 ALUOP와 funct가 조합되어 ALUControl (4bit)이 조합되어 ALU의 input에 들어감 Performance Issues clock period는 delay가 가장 긴 명령어에 의해 결정 됨 가장 delay가 긴 명령어는 load 명령어 Instruct..

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• · 2023. 7. 11.
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프로세서의 명령어 실행 과정

명령어 실행 과정 PC값의 메모리에서 명령어를 읽어 옴 레지스터 액세스 명령어에 따라 ALU 연산 또는 메모리로부터 load/ store 작업 수행, 브랜치 명령어 등등 PC에 +4 또는 타켓 주소 입력 CPU 구조 Control 내부 컴포넌트를 제어하는 모듈 예시: Registers에서 값을 쓸때는 RegWrite가 Control에 의해 1이 되어서 write 작업을 수행 Logic Design Basic (논리 회로 기초) Combinational Element (Logic) 데이터에의해 값이 결정 input에 의해 output이 결정 예시: Adder, Multiplier 등등 State(sequential) Element 어떤 정보를 저장 예시: 레지스터, 캐시, 메모리, D램 등등 Registe..

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• · 2023. 7. 7.
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실수의 표현과 연산

컴퓨터에서는 10진수를 표현할 때 보통 Science 표기법을 따름 -2.34 * 10^56 같이 소수 앞자리가 절댓값 1~9 사이여야 함. 따라서 2진수로 실수를 포현하면 정수자리는 항상 1이어야 함. IEEE 표준 Floating-Point 포맷 제일 첫 비트인 S비트는 sign비트. S가 0이면 양수, 1이면 음수 Fraction: Science 표기법을 따른 실수(에시: -2.34 * 10^56)에서 앞 실수 부분에 1을 뺀 값 Exponent: 지수 부분에 Bias를 더한 값. 32비트는 Bias값이 127, 64비트는 1023 32비트 실수값 범위 00000000과 11111111은 0과 1이므로 제외 가장 작은 값 Exponent: 00000001 → 실제 exponent = -126 Fra..

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• · 2023. 7. 6.
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