[System Programming] CPU Instruction Cycle, Masking

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오늘의 사족

겨울입니다. 귤의 계절이 왔습니다. 귤은 맛있습니다. 하루에 한 박스를 비우는 건 숨쉬는 것 처럼 easy합니다.
아! 최근에 모던 패밀리라는 미드를 챙겨보기 시작했습니다. 저의 인생 드라마입니다. 
한 에피소드에서 나온 '식은 죽 먹기지!'라는 표현이 영어로 'easy peasy(이지피지)'라고 하더군요
약간 발음이 '이지피지'해서 요즘 혼잣말로 '이지피지'가 입버릇이 되었습니다.
무언가 하기 싫은 일을 시작해야만 할 때 육성으로 '이지피지'라 말하고 시작하면 진짜 '이지피지'된 느낌이 듭니다.
느낌만! 듭니다.
오늘 하루도 'easy peasy'! 

 

< 목차 >
1. CPU Instruction 수행 과정
 - Fetch, Decode, Execute
2. Masking
 - Operand Masking
 - Operator Masking
3. 컴퓨터 작동원리

 

 

1. CPU Instruction 수행 과정

Instruction의 종류에는 Memory Load/Store와 Computation, Flow of Control이 있다.

Memory Load/Store는 Memory가 하는 일이고, Computation은 ALU가 Flow of Control은 CU가 하는 일이다. CPU가 해당 명령을 수행하는 과정은 Fetch-Decode-Execute이다. Fetch는 처음 PC가 가리키는 값을 MAR로 가져오면 MBR이 MAR이 가리키는 주소의 담긴 데이터를 읽어와서 IR까지 해당 값을 가져오는 단계이다. 이후 Decode는 계산을 준비하는 단계로 IR의 operand 값을 AC까지 가져오는 단계이다. 이후 Execute 단계에서는 ALU, CU, Memory에게 할 일을 시킨다.

 

2. Masking

Masking은 bitwise operation과 관련되어있는데 이는 비트 단위로 계산하는 것을 말한다. “[1] 컴퓨터 과학에서 mask 또는 bitmask는 특히 비트 필드에서 비트 연산에 사용되는 데이터로 mask를 사용하면 byte, nibble, word 등의 다중 비트들을 싱글 비트 연산 작업에서 켜고 끄거나 상호반전 시킬 수 있다.”

 

x = 4 LDA x

 

LDA x를 IR에서 해당 Opcode와 Operand 값을 Masking을 통해 어떻게 반환하는지 알아보겠다.

operand Masking: IR & 0x00FF operand Masking: IR & 0x00FF AND 연산(&)으로 대응하는 두 비트가 모두 1인 경우에 1을 반환하여 operand의 값을 반환한다.

 

 

operator(opcode) Masking: IR >> 8 시프트(Shift) 연산(>>, <<)으로 오른 쪽으로 8bit 당겨서 opcode의 값을 반환한다.

 

 

 

3. 컴퓨터 작동원리

 컴퓨터를 하기 위해서 전원을 켜면 파워가 메인보드에 전기를 공급한다. 전기는 메인보드를 경유하여 각 부품에 전기가 동작된다. 이후 메인보드에 내장된 ROM의 BIOS(Basic Input Output System)가 작동한다. 정확히는 모니터, 키보드가 연결됐는지, 하드웨어 등이 제대로 동작하는지를 검사하는 POST(Power On Self Test) 프로그램을 ROM에서 가져와 실행한다. POST를 통과하면 Boot Loader를 ROM에서 가져와 실행하는데 Boot Loader는 하드디스크에 있는 OS를 RAM으로 가져온다. 요약하면 하드디스크에 있는 운영체제(OS)를 RAM으로 복사하여 이를 CPU가 사용하면 비로소 OS가 로드되고 컴퓨터를 사용할 수 있게 된다.

 

 

< 참조 >

[1] (2020.06.05. 02:58) 마스크 (컴퓨팅) [Website] 검색경로https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%81%AC_(%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%8C%85)

- (2021.01.02. 03:59) 컴퓨터의 작동원리 기초 : A to Z [Website]

  검색경로 https://darrengwon.tistory.com/m/1089?category=911757

- (2020.06.28. 18:20) 1. 컴퓨터 동작원리(운영체제) [Website]

  검색경로 https://89douner.tistory.com/149

- (2020.07.25. 18:27) 컴퓨터 부팅 과정, 프로그램의 동작 원리 [Website]

  검색경로 컴퓨터 부팅 과정, 프로그램의 동작 원리