CPU의 언어,
CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모음,ISA(Instruction Set Architecture)
ISA가 다르다 -> 각 CPU마다 쓰이는 명령어가 다르다 -> 어셈블리어도 다르다
"아! 같은 소스코드로 만들어진 프로그램이라 할지라도 ISA가 다르면 명령어도, 어셈블리어도 달라지는구나!"
- CPU별 명령어들이 다르다
: 가장 대표적인 CPU 아키텍쳐인 x86, ARM, MIPS, RISC-V
(학교에선 RISC-V 구조만 오지게 판다...) - RISC-V Instruction Set은 다른 CPU들(x86, ARM, MIPS)에 비해서 효율적으로 설계되어 있다
- opcode의 위치 : RISC-V는 최하위 비트에 배치됨 (MIPS는 최상위 비트에 배치)
-> 장점은?
: operand의 가변성과 호환성이 좋아짐.
(명령어 크기가 32비트에서 64비트, 128비트.. 증가해도 opcode의 위치는 변함이 없어서 Instruction Set 설계의 일관성을 유지)
RISC-V 의 ISA를 이해하기 위해서는 다음과 같은 개념들이 워밍업?!이 되시겠다..
Instruction set을 design 할 때 고려할 사항
- Operands를 어디에 저장할 것인가? - register, memory, stack, acc …
- Operands 몇 개까지 허용할 것인가? - 0, 1, 2 or 3
- Operands의 위치를 어떻게 나타낼 것인가? - Direct, Immediate, Indirect …
- Operands의 종류와 크기를 어디까지 지원할 것인가? - byte, int, float, double …
- 어떤 operation을 지원할 것인가? - add, sub, mul, div, mov, comp …
참고블로그
ISA Classification
(1) Storing Operand
-
Stack Architecture
-
Accumulator Architecture
-
General-purpose register architecture
: only explict operands either registers or memory
- CPU 내부에 여러개의 register 를 둬서 저장공간 확보하겠다.
- 요즘은 전부 이거 사용
- 줄여서 GPR
add A, B
add A, B, C
load Ra Rb (Ra <- mem[Rb]) //레지스터에 저장! Ra는 rd
store Ra Rb (mem[Rb] <- Ra) //메모리에 저장! Ra는 src -
Memory-Memory Architectures
#of Registers -> ARM, MIPS 등 각 다른 종류의 CPU들마다 두는 레지스터들의 개수가 다르네.. 16,8,32...(ppt27 이미지)
(2) # of Operhands
- ALU : 실제 연산을 담당, 논리연산과 산술연산이 있음
-> 2 or 3 operands
- 명령어 구조 = 연산 코드 + operands
여기서 operands 에는 주소, 수, 아스키코드, bit이나 flag같은 논리데이터가 저장될 수 있다. 이때, Operands가 주소를 나타내는 경우
-> operand의 개수에 따라 3,2,1,0 주소방식이 있다.
(3) Addressing Mode
Unit of Data
"1byte = 8bit"
1kB = 1000byte
1MB = 1000kB
1GB = 1000MB
1TB - 1000GB
"KB" 는 2^10byte일까? 10^3byte 일까?
여기서 혼동하지 말아야할것이 1024씩 묶어서 표현되는 단위는 KiB, MiB, GiB, TiB 으로 해야한다
"Word"
-프로세서가 한번에 처리할 수 있는 데이터의 크기
-The size of register in a processor(워드 크기 = 레지스터 크기)
-The largest possibe address size
-대부분 32bit 또는 64bit (근데 난 음.. 4byte(32bit)로 주로 봄,,, 컴망에서도 그렇고,,)
Byte Order (Endianness)
Little Endian 알아두자 : 큰 byte 일수록 큰 주소
"Little end goes first"
-> Intel, ARM, RISC-V
Type of Addressing Mode
여기에 그림이랑 설명잘되어있음
여러가지 있지만, 중요한 것만 정리(ppt 40 이미지 꼭 보기)
-
Register direct addressing mode
-
Immediate addresssing mode : 오퍼랜드에 필드에 연산에 사용할 데이터를 직접!
-
Displacement addressing mode
-
Register indirect addressing mode
(4) Type & Size of Operhands
Common operand types: (imply their sizes)
• Character (8 bits or 1 byte)Characters are almost always in ASCII
• Half word (16 bits or 2 bytes)
• Word (32 bits or 4 bytes)
• Double word (64 bits or 8 bytes)
• Single precision floating point (4 bytes or 1 word)
• Double precision floating point (8 bytes or 2 words)
(5) Type of Operations
1) Data transfer
: 데이터를 source에서 destination으로 옮기거나 복사
Load : 레지스터에 가져와
Store : 메모리에 저장
Move
2) Arithmetic and Logic (ALU)
: Operands 사이에서 특정 연산을 수행하고 destination에 저장
ADD
SUB
Shift
등등
3) Branch (or Control flow)
: 순차적인 흐름에서 벗어나서 다른 곳으로 분기할 때 사용다.
BEQ
…
