지난 포스팅에서는 SPARC 라는 ISA의 특징과 SPARC가 사용하는 레지스터의 종류에 대해 정리하였다. 이번에는 SPARC 만의 특징인 Register Window 와 일반적으로 어셈블리 언어에서 사용하는 명령어의 포맷을 정리하고자 한다. 1. Register Window 레지스터 윈도우는 알고리즘 기법 중 하나인 Sliding Window 와 유사한 느낌이다. Sliding Window 는 보통 덱을 활용해 정해진 메모리 크기 안에서 데이터를 넣고 빼면서 마치 창문을 옆으로 옮기듯이 메모리 사용 공간을 옆으로 옮겨가며 사용함으로서 전체 메모리 사용량을 줄이는 메모리 최적화 기법이다. SPRAC도 유사하게, 한번에 32byte 라는 레지스터만을 사용 가능한데 이 32byte 라는 레지스터 공간을 전체..
지난 포스팅에서는 프로세서가 각 명령어들을 빠르게 처리하기 위해 파이프라이닝을 사용할 경우 발생할 수 있는 해저드의 종류와 해결 방법을 정리하였다. 이번 포스팅에서는 SPARC 라는 ISA 의 아키텍처와 레지스터 종류에 대해 정리하여 본다. 우리 학교는 어셈블리 실습으로 SPARC를 사용한다. 이 SPARC 라는 ISA의 주요 특징은 다음과 같다. 1. RISC 타입이다. 2. 명령어와 데이터의 크기가 모두 32bits 이다. 따라서 레지스터 하나의 사이즈도 32bit 이다. .3. 한번에 사용 가능한 레지스터의 개수가 32개이다. 하드웨어적으로는 더 많은 레지스터가 있지만, 한번에 32개씩만 쓸 수 있다. (Register Window System) SPARC 의 레지스터는 4가지 타입이 있다. 그리고..
Stack ( 스택 ) 이란 스택이라는 자료구조는 매우 직관적으로 이해할 수 있는 자료구조이다. 스택이라는 말 자체가 이미 이 자료구조에 대해 모든 걸 설명하고 있다. 보통 스택이라고 하면 어떤 것들이 쌓여있는 형태를 의미하는데, 스택이라는 자료구조도 무언가를 쌓는 형태를 자료구조화 한 것이다. 가령 책이 한 무더기 쌓여있다고 해보자. 중간에 있는 원하는 책을 찾아 꺼내려면 어떻게 해야할까? 가장 당연하게 떠오르는 방법은 맨 위에 있는 책부터 하나씩 하나씩 확인하면서 찾을 것이다. 중간 어디에 있는지도 모르는데 책을 무더기로 들춰가면서 찾는 것은 너무 힘들지 않을까 그 책 무더기에 새로운 책을 여러권 놓는다고 해보자. 그러면 가장 먼저 놓은 책이 제일 밑에 놓이고, 가장 나중에 놓은 책이 맨 위에 놓이는..
지난 포스팅에서 하나의 명령어를 처리하는 과정을 여러 단계 (Stage) 로 나누어서 처리함으로서 여러 명령어를 처리하는 전체 시간을 줄이는 '파이프라이닝' 에 대하여 정리하였다. 이번에는 이 '파이프라이닝'을 사용하였을 때 발생할 수 있는 위험, Hazard, 에는 어떤 것들이 있는지, 그리고 각 Hazard를 어떻게 해결할 수 있는지 정리하고자 한다. 0. Hazard 각 명령어의 처리 단계 (F, E, M, W) 하나 하나는 클럭 사이클마다 진행된다. 이때 특정 클럭사이클에서 실행되어야 하는 다음 명령어가 실행되지 못하는 상황을 Hazard 라고 한다. Hazard는 크게 3가지 종류가 있다. 이제부터 하나씩 정리해보자 1. Structural Hazard (구조적 해저드) 구조적 해저드는 어떤 클..
지난 포스팅까지 각 CPU 타입마다 주어진 연산을 어떤 과정과 명령어들로 처리하는지 정리하여보았다. 이번에는 이 각각의 명령어 하나하나를 어떤 과정으로 처리하는지 정리하고자 한다. 1. 명령어 처리 하나의 명령어를 실행하는 과정을 Instruction Cycle 이라고 한다. (실행주기 or 실행과정) 이를 간단하게 수도코드로 표현하면 아래와 같다. pc = 0; // pc => program counter do { instruction = memory[pc++]; // Instruction fetch (명령어 인출) decode(instruction); // Instruction decoding (명령어 해석) fetch(operands); // Operand fetch (피연산자 인출) execute..
3글자의 알파벳으로 이루어진 이름과, 4글자의 숫자로 이루어진 번호 쌍을 저장하는 주소록 프로그램이 있다고 해보자. 이 프로그램에서 이름과 번호쌍을 어떻게 관리할 수 있을까? 대부분의 언어에서 기본으로 제공하는 '배열' 자료구조를 이용하여 구현한다면 아래와 같이 구현할 수 있을 것이다. 1. 두 배열을 이용하여 데이터를 저장하기 첫 번째 방법은 두 배열을 이용해서 이름과 번호를 저장하는 방법이 있다. 이름과 번호를 연결짓는 기준은 '배열의 인덱스' 가 된다. 이렇게 저장한 자료에서 이름을 기준으로 번호를 찾는다고 하면 아래와 같이 코드를 짤 수 있다. #include char name[10][3]; char number[10][4]; char find_name[3]; int main() { printf(..
지난 포스팅에서 CPU Machine 의 타입으로 Stack Machine, Single Register Machine, Multiple Register 이렇게 3가지가 있다고 정리하였다. 이번에는 각 타입마다 (A+B) * (C+D) 의 연산을 어떤 과정으로 수행하는지 자세히 보면서 각 머신의 특징을 정리하고자한다. 1. Stack Machine 스택 머신은 말 그대로, 레지스터 대신 스택을 사용하여 연산을 수행한다. 스택에는 Push, Pop 2가지 연산이 있다. 스택 머신은 어떤 데이터가 필요한지 명시할 필요가 없다는 특징이 있다. add 를 한다고 하면, 그냥 스택에서 pop을 두 번 수행해서 나온 값들을 더하면 된다. 스택 머신에서 (A+B) * (C+D) 연산을 수행하는 과정은 다음과 같다. ..
지난 포스팅에서는 ISA 의 큰 두가지 분류 CISC, RISC의 특징과 RISC에 속하는 SPARC ISA의 멍령어 타입에 대해 정리하였다. 이번에는 컴퓨터 구조를 조금 더 들어가서, 기본적인 CPU가 연산 과정과 CPU Machine Type을 정리하고자 한다. 1. 메모리의 표현 32bit CPU 는 명령어(데이터) 의 사이즈가 32bit = 4byte = 1word 임을 의미한다. 연속된 메모리 공간의 칸을 나눠서 한칸에 1byte 라고 하였을 때 32bit 컴퓨터는 4byte 단위의 데이터를 처리하므로 4칸씩 묶어서 메모리 구조를 생각할 수 있다. => 한칸에 8bit 면 주소값이 8씩 증가하는게 맞지 않나 순간 궁금했는데, 메모리 주소는 '논리적인' 부분이니까 한 칸을 8bit 의 1byte ..
지난 포스팅에서 어셈블리언어는 CPU가 이해할 수 있는 0과 1로 구성된 기계어에 인간이 보기 쉽게 의미를 부여한 언어라고 하였고, ISA 는 CPU 가 다룰 수 있는 명령어 종류 셋으로서, CPU에 종속되어있는 일종의 카탈로그라고 하였다. 그렇다면 ISA마다 명령어 종류가 다르다는 것은 ISA마다 어셈블리언어가 다르다고 봐도 무방할 것이다. ISA는 크게 2가지 종류가 있다. CISC 와 RISC (리스크 라고 읽는다.) CISC (Complex Instruction Set Computer) 는 말 그대로 명령어 종류가 복잡하다. 명령어의 종류가 많아 지난 포스팅에 적었듯 그래서 할 수 있는 기능이 RISC에 비해 많다. 각 종류마다 명령어의 크기가 가변적이다. (1byte ~ 15bytes) 그래서 ..
- What's Assembly Language CPU는 전기 신호를 받아들이는 '회로' 이다. 따라서 CPU로 명령을 전달할 때는 전기 신호로 전달하는데, 이 신호를 전압에 따라 0과 1로 표현할 수 있다. 이 0과 1로 구성된 신호를 '기계어' 라고 한다. 프로그램은 CPU에게 일련의 명령을 내리는데, 사람이 CPU에게 내릴 명령을 작성할 때 0과 1로 구성된 기계어로 명령을 작성하는 것은 매우 어렵다. 따라서 프로그램을 작성하는 사람의 편의를 위해 만들어진 High Level Language 가 C, Python 같은 언어이다. 물론 High Level Language 는 CPU 같은 회로가 이해할 수 있는 형태가 아니기에 이를 변환하는 과정이 필요하고, 이를 '컴파일' 이라고 한다. 컴파일의 과정..
