07. Logic Circuit Design

 

7. 1. Logic Circuit Design Concept

 

- CPU속도의 단위: MIPS(Million Instruction per Second)

 

- ALU(Arithmetic Logic Unit): Arithmetic Operations + Logic Operations

 

- The most Important Register: PC(Program Counter): 다음에 실행할 명령어의 주소를 저장.

 

- ESP Register: push된 마지막 데이터를 가리키는 Pointer.

 

- Status Register: 다양한 산술연산 결과의 상태를 알려주는 플래그 비트들이 모인 레지스터.

 

  ex) Zero, Overflow, Carry.

 

 

- Subroutine: Main Program과 관련이 있습니다. Main Program에서 Call을 통해 요청하며 한 블록으로 구성된 명령어를 실행하는 중에 다른 블록으로 구성된 명령어를 삽입하고자 할 때 사용합니다. 현재의 프로그램의 PC값만 저장합니다.

 

- Interrupt: 실행중인 Main Program을 잠시 중단하고, 다른 Main Program을 실행하는 것을 말하며, 하드웨어와 소프트웨어에서 둘 다 가능하며, Interrupt 발생 전의 레지스터 내용, PC 값 등 다양한 정보를 저장합니다.

 

- 캐시 일관성(Cash Coherence): 병렬된 CPU에서 한 CPU의 정보를 바꾸면, 다른 CPU에서도 정보를 바꿔줘야 합니다.

 

 

- I/O를 지정하는 방식(How to Specify I/O).

 

   1) Memory Mapped I/O -> Motorola

 

   I/O를 지정하는 방식이 메모리와 똑같습니다. CPU에서 읽어올 때 주소로 메모리인지 I/O인지 구별을 하며, 메모리 공간이 줄어들게 됩니다.

 

   2) Separated I/O -> Intel

 

   메모리와 I/O를 구별짓는 방법으로, 신호자체에서 구별이 이루어지기에 핀을 하나 더 사용해야 합니다.

 

 

- 펌웨어(Firmware): 일반적인 Software와는 달리 ROM 기억장치에 저장하여, 특정한 Hardware를 제어하도록 만들어진 것. ex) BIOS.

 

- BIOS: 컴퓨터 하드웨어 작동에 필요한 명령을 모아놓은 Firmware로, 컴퓨터가 처음 켜질 때, POST(Power on Self Test)를 통해 컴퓨터를 점검한 후 하드웨어 장치들을 초기화 하는 역할을 합니다.

 

 

- Interrupt: Status Register에 저장됩니다.

 

  1) H/W NMI(Non-Maskable Interrupt): 우선순위가 높아 무조건 수행되는 Interrupt.

 

  2) H/W MI(Maskable Interrupt): 수행될 수 도 안 될 수 도 있는 Interrupt.

 

  3) S/W: 명령어로 수행.

 

 

- SISD(Single Instruction Single Data): 하나의 명령으로 하나의 데이터를 처리.

 

- SIMD(Single Instruction Multiple Data): 하나의 명령으로 여러 개의 데이터를 처리.

 

  현재 PC에서 많이 사용 중.

 

- MISD: 다중 명령으로 하나의 데이터를 처리.

 

- MIMD: 다중 명령으로 여러 개의 데이터를 처리.

 

  슈퍼 컴퓨터.

 

 

- DMA(Direct Memory Access): I/O와 Memory 사이의 데이터 교환을 담당하는 장치로 CPU가 관여하지 않습니다.

 

  1) Steal Mode: CPU가 bus를 안 쓸 때, DMA가 Data를 옮깁니다. DMA는 1바이트의 데이터를 전송하고 CPU로부터 얻은 시스템 버스 제어권이 해제되므로, 모든 데이터를 전송할 때까지 계속해서 권한을 요청합니다.

 

  2) Burst Mode: DMA가 권한을 얻으면 모든 데이터를 한번에 전송하는 모드.

 

 

- MMU(Memory Management Unit): Virtual Address를 Physical Address로 변환하는 장치로 메모리를 보호하는 역할을 수행합니다.

 

- UPS(Uninterruptible Power Supply): 전원이 나가도 안정된 교류전력을 공급하는 장치.

 

 

- Cache는 Locality를 기반으로 동작합니다. 원하는 메모리 장소에서 데이터를 읽어오면 그 주변 메모리에서 다음에 데이터를 읽어올 확률이 높습니다.

 

- Hit Ratio: Cache에 찾는 데이터가 있을 확률.

 

 

- 회로를 구성할 때 Gate에서 입력을 안해도 출력이 1이 나오는 경우가 있는데, 이는 Gate의 저항이 매우 크기 때문에 V = IR에 의해서 아주 미세한 전류가 흘러도 큰 전압이 걸리기 때문입니다. 그러하기에 안정적인 동작을 위해 Resistor를 사용해주어야 합니다.

 

- Transistor에서 화살표가 바깥으로 향하면 NPN형, 가운데로 들어오면 PNP형.

 

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