- 브랜치가 존재할 때 이를 어떻게 처리해줘야하는가 - 브랜치 예측을 잘 해야한다. - 브랜치 예측을 하기 위해서 아래의 세 정보가 필요하다. 1. 패치한 명령어가 브랜치인지 아닌지 확인 2. 조건에 따라 어디로 가는가 (branch direction): taken이나 not taken이냐 3. taken인 경우 어디로 가야하는가. - 타겟 어드레스가 프로그램 실행 과정에서 남아있게된다. 이를 이용해서 예측에 사용하자는 개념이다. 이를 BTB에 저장한다. - 타겟 어드레스를 저장하는 공간을 BTB를 부른다. 이는 메모리에 올리자니 접근 시간이 오래걸리고 레지스터에 넣자니 공간이 부족하다. 이에 따라 효율적으로 저장하기 위한 공간인 캐쉬에 저장한다. 그림 - 아래 박스(Cache of Target Addr..

Pipelining - 매 사이클마다 단계를 진행할 수 있도록 하는 파이프라인 버퍼가 위와같이 존재한다. - MIPS는 최대 5단계가 존재해 이를 효율적으로 사용하고자 했다. Pipeline Hazards - 파이프라인을 사용했을 때 빠르게 처리하다보니 결과값이 달라질 수 있는 이슈가 존재한다. - 크게 Structural hazards, Data hazards, controal hazards가 있다. - Structural hazards는 메모리를 나눠서 해결할 수 있다. - Data hazards는 stall을 통해 이를 해결할 수 있지만 성능이 많이 떨어진다. 대표적인 Data hazards로는 Read After Write 문제가 발생할 수 있다. 데이터 포워딩을 해 write에 대해 데이터가 쓰..

Single-cycle MIPS processor - 모든 명령어가 한 사이클에서 패칭부터 동작을 다 하는 것을 의미해 single cycle이라고 한다. Instruction fetching 하버드 아키텍쳐: 명령어 메모리와 데이터를 로드하는 메모리를 분리해서 사용하는 것 - 분리되어있는 경우가 이해하기 쉽고, 구현하기도 쉽다. - 합쳐서 사용하는 경우에는 폰노이만 아키텍쳐이다. CPU는 무한히 반복되는 loop로 본다. R-type 명령어 - 어떤 instruction인지 알아야지 동작한다. - 오른쪽에 있는 내용이 register file이다. R-type 명령어가 들어왔을 때 동작 - PC값이 들어오면 명령에서 따라서 각각 레지스터별로 들어가고 RegWrite를 거친 뒤, ALU에서 특정 연산을 ..

Instruction Set Architecture ISA는정확히 표현하고, 효율성이 있어야한다. 1. Instruction의 타입 1). Machine Instruction의 타입 (1) Opcode: 어떤 연산을 할건지 정의하는 파트 (2) Operands: 데이터 위치에 대해 알림 2) MIP Instruction의 타입 (1) Arithmetic and logic instructions (2) Data transfer instructions (3) Control transfer instructions 3) MIP Instruction format (1) R type - MIPS의 명령어는 32비트를 가지고 데이터 워드는 모두 같은 사이즈이다. - 두 개의 피연산자를 가지는 각각의 레지스터가 존재하..

Sequential Logic Circuits and Design, 순차회로 1. 순차회로란? 과거의 input value를 메모리 형태로 가지고 있어서 해당 값과 현재 input value로 output을 결정하는 회로 1) Cross-Coupled Inverter - 이는 Q를 컨트롤해주는 메카니즘이 필요하다. 2) Storage Elements (1) Latches and Flip-Flops - 매우 빠르고 병렬도 접근 가능하다. - 1비트를 저장하기 위해 10개의 트렌지스터가 필요하기에 비싸다. (2) Static Ram(SRAM) - 래치와 플립플롭보단 느리지만 다른 것들과 비교했을 때 상대적으로 빠르다. - 1비트를 저장하기 위해 6개 이상의 트렌지스터가 필요하기에 상대적으로 비싸다. (3) ..

Combinational Logical Circuits and Design 1. Building blocks of modern computers (1) Transistors - 컴퓨터는 매우 간단한 스트럭쳐인 트랜지스터가 매우 많이 들어가있다. ex) 2000년에 판매된 Intel's Pentium IV 마이크로 프로세서는 42milion MOS 트랜지스터가 있었는데 2016년에 판매된 i7은 3.2bilion MOS 트랜지스터가 사용됨 MOS 트랜지스터 - Conductors(Metal), Insulators(Oxide), Semiconductors로 구성되어있음 - 간단한 로직게이트를 MOS 트랜지스터를 사용해 구현할 수 있기에 유명함 - MOS 트랜지스터의 두 가지 유형 * n-type: 특정 vo..