Ch 2. Instructions: Language of the Computer -(4)

1 분 소요

1. Introduction to Instruction Set Architecture

Completeness
- A computer should have a set of instructions so that the user can construct machine language programs to evaluate any function that is known to be computable
- 계산 가능하다고 알려진 어떤 function이든 제대로 판단할 수 있는 machine language program을 구현할 수 있도록 instruction set을 잘 만들어야 한다.
- 반드시 있어야 하는 Instructions
  - Arithmetic / Logical
  - Data Transfer (including I/O)
  - Control Transfer
Instruction Orthogonality
- 똑같은 기능을 하는 instruction가 여러 개 있어도 불필요하다

Data Values 수정
Integer arithmetic operations
- ADD/Subtract
- Multiply
- Divide
- Increment(++)/Decrement(−−) 필수x
Logical operations
- Bitwise AND (&)
- Bitwise OR ( | )
- Complement
  - 2진수의 음수표기
  - 1’s complement
    - 3: 0011 => 1100(invert) (-3)
  - 2’s complement
    - 0011 => 1100+1 => 1101
Shift instructions
- Logic shift (빠진 자리를 0으로 채움)
  - 0110 -> 1100
- Arithmetic shift (left shift = ×2, right shift = ÷2)
  - 00110(6)-> 01100(12), 00110(6) -> 00011(3)
- Rotate(Circular Shift) (빠진 자리를 빠진 숫자로 채움)
  - 1100 -> 1001
Floating point arithmetic operations

공통 Goal: 성능이 좋은 컴퓨터를 만드는 것
CISC(Complex Instruction Set Computer)
- instruction set을 복잡하게
- Increasing functionality 다양한 instruction을 가짐으로 성능을 높임
- instruction 종류는 많되 high-level language 쓴 거를 compile 했을 때 assembly langauge의 instruction의 개수는 감소
- 단점: more op code bits and hardware -> propagation delay  
  -> clock period가 길어짐 
  -> 수행시간이 오래걸림 
  -> 하나의 instruction을 실행하기 위해 clock이 더 필요
RISC(Reduced Instruction Set Computer)
- cisc의 문제점을 줄임
- instruction set을 간단히 함으로서 성능을 높임

다른 곳으로 Data 이동(복사?)
Load Data (Memory -> Processor)
- lw(load word), lb(load byte)
- Memory -> Register
Store Data (Processor -> Memory)
- sw(store word)
- Register -> Memory
Move data within processor
- Copy (register -> register)
Special Instructions (write, output, with ..)
- I/O Device ↔︎ Processor
- Block transfer of data
  - Memory ↔︎ Memory
  - Memory ↔︎ I/O Device
Memory mapped I/O
- I/O device에 명령을 내리기 위해 device를 특정하는 방법
  - special I/O instructions
  - memory-mapped I/O
- instruction의 종류를 늘리지 말고 memory address에 I/O Devices를 할당