중앙처리장치/제어장치

중앙처리장치의 구성 요소로, 주기억장치에서 읽어 들인 명령어를 해독하여 해당하는 장치에게 제어 신호 송신

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구성 및 역할

• 명령 레지스터(IR)
  • 현재 실행중인 명령어를 기억
• 인코더(Encoder)
  • aka '제어신호 발생기', '부호기'
  • 해독된 명령에 따라 각 장치로 보낼 제어 신호를 생성
• 디코더(Decoder)
  • aka '명령 해독기'
  • 명령 레지스터에 있는 명령어를 해독
• 메모리 버퍼 레지스터(MBR)
  • 기억장치에서 읽어 오거나 기억장치에 쓸 데이터를 잠시 기억한다. 주소 번지를 기억하는 것은 메모리 주소 레지스터(MAR)다
• 제어 주소 레지스터(CAR)
  • 다음에 실행할 마이크로 명령어 주소를 저장
  • Mapping 결과값, 주소 필드, 서브루틴 레지스터 내용 적재
• 제어 버퍼 레지스터(CBR)
  • 제어 기억장치로부터 읽혀진 마이크로 명령어 비트들을 일시적으로 저장
• 제어 기억장치
  • 마이크로 프로그램을 저장
• 프로그램 카운터(PC)
  • 다음번에 실행할 명령어의 번지를 기억
• 순서 제어 모듈
  • 마이크로 명령어의 실행 순서를 결정
• 순차 카운터(Sequence Counter)
  • 디코더에 의해 선택된 번호에 해당하는 타이밍 신호를 생성

제어장치 입력값

일반적인 제어 장치 모델에서 제어 장치로 입력되는 항목

• 명령 레지스터 - 실행할 명령어의 연산 코드
• 플래그 - CPU 상태와 직전 ALU 연산 결과(부호·자리올림·0 등)
• 클록 - 마이크로 연산의 시간 단위
• 제어 버스로부터 오는 제어 신호 - 인터럽트 요청, 버스 승인 같은 외부 신호

제어장치 출력값

• CPU 내부의 제어 신호 - 레지스터 사이 데이터 이동, ALU 기능 선택을 지시한다
• 제어 버스로 나가는 제어 신호 - 기억장치·입출력 장치에 읽기·쓰기 등을 지시한다

CPU 내의 제어 신호는 제어장치의 입력이 아니라 출력이다. 제어장치가 만들어 CPU 내부로 내보내는 것이다.

제어 방식

고정배선 방식

하드 와이어드 제어장치

• 회로도가 복잡하고 구현 비용이 많이 들어간다.
• 제어 메모리가 필요 없으며 속도가 빠르다.
• 명령어 교체를 위해 하드웨어를 교체해야 함
• 너무 복잡해서 거의 사용되지 않는다.

마이크로 프로그래밍 방식

• 회로가 단순하고 구현 비용이 저렴하다.
• 마이크로 프로그램이 저장된 별도의 제어 메모리를 필요로 한다.
• 속도가 상대적으로 느리다
• 융통성이 높아 많이 사용된다.