마이크로오퍼레이션

목차

*마이크로-오퍼레이션
레지스터 전송과 마이크로 동작
레지스터 전송
논리 마이크로 연산
시프트 마이크로 연산

본문내용

를 이용하여 구현하는 것도 가능
- <그림 1-16>의 반가산기를 이용하여 구현하면 <그림 4-8>로 구현된다
그림 4-8 4-비트 2진 인크리먼트
○ 4비트 조합회로 인크리먼트
- <그림 4-8>
- 최하위 비트에 해당하는 반가산기의 한쪽 입력은 항상 1이다
- 다른 한쪽 입력은 증가되어야 할 숫자의 최하위 비트에 연결된다
- 반가산기의 캐리출력은 다음 반가산기의 한 입력에 연결
- A0~A3를 증가시킨 출력은 S0~S3이다
◎ 산술회로
○ 4비트 산술 가산회로
▷ <그림 4-9>
- 4개의 전가산기와 멀티플렉서로 구성
- 두개의 4비트 입력 A, B 그리고 출력 D
- 입력 A는 2진 가산기의 X입력에 연결
- B는 멀티플렉서의 데이타 입력측에 연결
- 멀티플렉서는 B, B', 0, 1을 입력 데이타로 받아들여 두개의 선택입력 S1S0에 의해 선택된 한개가 출력된다
- 입력캐리 Cin은 최하위 전가산기의 캐리입력에 연결되고 출력캐리는 다음 단의 입력캐리에 연결된다
그림 4-9 4-비트 산술연산회로
▷ 2진 가산기의 출력
D = A + Y + Cin
▷ 회로의 동작결과는 <표 4-4>에 보여진다
논리 마이크로 연산
◎ 논리 마이크로연산
- 레지스터에 저장된 비트열에 대한 2진 연산으로서 각 비트를 독립된 2진 변수로 가정하여 연산을 수행
- 예) XOR연산은 제어변수 P가 1일 때 R1과 R2의 각 비트를 연산
P : R1 ← R1 R2
- 주로 2진 데이타의 비트조작이나 논리적 결정을 내릴 때 사용
○ 부울대수의 논리연산
- AND, OR, NOT
◎ 논리 마이크로 연산표
- 2개의 2진변수로 수행할 수 있는 논리연산은 16가지
- <표 4-5>에서 F0~F15까지 변수 x, y 사이에 가능한 부울함수의 진리표를 표시
- <표 4-6>은 16개의 함수표시
◎ 하드웨어 구현
○ 논리 마이크로연산을 하드웨어로 구현
▷ 각 비트마다 논리 게이트가 필요
▷ 4개의 논리연산 AND, OR, NOT, XOR만을 사용
▷ <그림 4-10(a)>은 4가지의 기본 마이크로연산을 수행하는 회로의 한 단계
- 4개의 게이트와 하나의 멀티플렉서로 구성
- 각 게이트가 정해진 논리연산을 수행하고 이 결과들 중에서 하나를 멀티플렉서로 선택하여 최종 출력값 결정
- <그림 4-10(b)>
그림 4-10 논리회로의 한 단계
◎ 응용
- 논리연산은 레지스터에 저장된 각 비트나 한 워드의 일부분을 처리하는 데 유용하다
- 각 비트의 값을 변경, 비트묶음을 제거, 새로운 비트값 삽입 등의 동작
○ 레지스터 A의 비트를 논리연산에 의하여 B레지스터의 기능으로서 처리되는 결과
▷ Selective-set 동작
- B의 1에 대응되는 부분의 A의 비트를 1로 세트시키고 0에 대응되는 부분의 A에는 영향을 주지 않는다
1010 A before A←A∨B
1100 B
1110 A after
▷ Selective Complement 연산
- B의 1에 대응되는 부분의 A의 비트를 보수로 만드는 작용
1010 A before A←A B
1100 B
0110 A after
▷ Selective Clear 연산
- B의 1에 대응되는 A의 비트만 클리어시키는 연산
1010 A before A←A∧B'
1100 B
0010 A after
▷ Mask 연산
- B의 0에 대응되는 A의 비트만 클리어시키는 연산
1010 A before A←A∧B
1100 B
1000 A after
▷ Insert 연산
- 비트 묶음속에 새로운 값을 삽입하는 연산으로서 원하는 위치의 비트를 마스크시킨 후 원하는 값에 OR 시킨다
마스크(Mask) 0110 1010 A before
0000 1111 B (mask)
0000 1010 A after masking
인서트(Insert) 0000 1010 A before
1001 0000 B (insert)
1001 1010 A after
▷ 클리어 연산
- A와 B를 비교하여 두값의 워드가 일치하면 A를 0으로 세트하는 연산
1010 A before A←A B
1010 B
0000 A after
시프트 마이크로 연산
◎ 시프트 마이크로연산
- 데이타의 직렬전송을 위해 사용
- 산술이나 논리연산 및 다른 데이타 처리동작과 연계하여 사용
- 비트들이 좌우측으로 시프트될 때 첫번째 플립플롭은 직렬입력을 통해 새로운 2진 정보를 받아들인다
○ 논리 시프트(Logical Shift)
- 출렬입력으로 0이 전송된다
- 기호로는 Shl, Shr로 표시
R1←Shl R1
R2←Shr R2
○ 순환 시프트(Circulation)
- 시프트 레지스터의 직렬출력을 직렬입력에 연결
- 기호로는 Cil, Cir로 표시
○ <표 4-7>은 시프트 마이크로 연산을 표시
○ 산술 시프트(Arithmetic Shift)
- 부호가 있는 2진수를 시프트하는 동작
- 왼쪽 산술 시프트는 2진수에 2를 곱하는 동작
- 우측 산술 시프트는 2진수에 2를 나누는 동작
- 산술 시프트에서 2진수의 맨왼쪽 비트인 부호비트는 시프트되지 않으므로 변화가 없다
- <그림 4-11>은 전형적인 n비트 레지스터의 우측 산술 시프트의 동작을 표현
- 좌측 산술 시프트에서는 R0에 0을 삽입하고 나머지는 좌측으로 시프트
그림 4-11 오른쪽 산술 시프트
- 좌측 산술 시프트에서 원래 Rn-1과 Rn-2가 다른 값이었다면 부호부터의 반전이 발생하게 되고 이것은 원래 레지지스터의 값에 2를 곱하여 오버플로가 발생했음을 의미
- 오버플로 탐지방법
Vs = Rn-1 Rn-2
여기서 Vs가 1이면 오버플로 발생
◎ 하드웨어 구현
○ 시프트 장치
▷ <그림 2-9>와 같은 병렬로드를 가진 양방향 시프트 레지스터를 사용할 수도 있다
▷ 조합회로로 구현된 시프트장치
- <그림 4-12>
- A0~A3는 회로의 입력
- H0~H3는 회로의 출력
- IR, IL은 직렬입력
- 회로의 동작표는 Function table에 보여진다
그림 4-12 4-비트 조합회로 시프트

키워드

마이크로,   디지탈,   레지스터,   마이크로연산,   논리회로,   산술회로,   조합회로,   디지털