8. 데이터패스 (The Datapath)

CPU 성능의 척도는 ISA와 컴파일러에 의해 결정되는 Instruction Count와, CPU 하드웨어 성능인 CPI와 Cycle Time으로 구성된다.

데이터패스는 CPU에서 data와 address를 처리하는 요소들을 말한다.

명령어의 실행

명령어의 실행은 우선 프로그램 카운터(PC)에 실행할 명령어의 주소를 담는 것으로 시작된다. (Instruction Fetch)

그 다음, 레지스터에서 필요한 파일 등을 읽어오고, 이후 Instruction의 타입에 따라 ALU를 활용한 연산을 진행한다.

이후, 연산 결과를 저장하거나 읽는 과정을 거친 뒤, PC를 PC+4나 타겟 어드레스로 적절히 옮겨준다.

폰 노이만 구조와 하버드 구조

명령어의 실행과정에서 명령어를 담는 메모리(I-Mem)와 데이터를 담는 메모리(D-Mem)가 분리되어 있다면 하버드 아키텍처, 하나의 메모리에서 영역을 나누어 쓰고 있다면 폰 노이만 아키텍처이다.

하버드 구조 데이터패스

데이터패스의 컨트롤

데이터패스에 들어오는 명령어에 따라, Control에서 각 회로에 적절한 신호를 보내 명령을 수행하게 된다.

이때, Instruction Fecth로 가져온 opcode를 참고하여 ALUOp 값을 정한여 ALU Control 신호를 만든다.

ALU Control 신호 이외의 Control 신호도, 입력된 명령어에 따라 생성된다.