마이크로 오퍼레이션(Micro Operation)

- 마이크로 오퍼레이션은 Instruction을 수행하기 위해 CPU 내의 레지스터와 플래그가 의미 있는 상태 변환을 하도록 하는 동작이다.

- 마이크로 오퍼레이션은 레지스터에 저장된 데이터에 의해 이루어지는 동작이다.

  R → R

  F(R,R) → R

- 마이크로 오퍼레이션은 한 개의 Clock 펄스 동안 실행되는 기본 동작이다.

- 마이크로 오퍼레이션의 순서를 결정하기 위하여 제어장치가 발생하는 신호를 제어 신호라고 한다. 

- 한 개의 Instruction은 여러 개의 Micro Operation이 동작되어 실행된다.

 

명령(Instruction) 한 개를 실행하기 위해서는 그 명령이 기억된 위치를 파악하고 그 곳을 찾아가서 명령을 꺼내온 후 무슨 명령인지 번역하고 그 명령을 처리할 장치를 동작시키는 등의 여러 동작 과정을 거치게 된다. 이 때의 작은 동작 하나하나를 마이크로 오퍼레이션(Micro Operation)이라고 한다. 

 

* 제어 워드 : 레지스터의 선택과 산술 논리 연산장치의 역할을 결정하고, 어떤 마이크로 연산을 할 것인가를 결정하는 비트의 모임을 제어 워드라고 한다. 제어 워드는 마이크로 명령이라고도 한다. 

 

* 마이크로 프로그램 : 어떤 명령을 수행할 수 있도록 구성된 일련의 제어 워드가 특수한 기억장치 속에 저장될 때 이를 마이크로 프로그램이라고 하나. 

 

마이크로 사이클 타임(Micro Cycle Time)

 

- 한 개의 Micro Operation을 수행하는 데 걸리는 시간을 Micro Cycle Time 이라 한다.

- 모든 순서 논리회로는 Clock Pulse의 동기화에 의해 동작되는데, CPU도 하나의 거대한 순서논리회로이므로 CPU 역시 이 Clock Pulse에 동기화되어 동작된다. 이 때의 Pulse를 CPU Clock이라 하며, 한 개의 Micro Operation은 이 CPU Clock의 발생 주기의 간격 시간 내에 실행된다 

- CPU Cycle Time이라고도 하며, CPU 속도를 나타내는 척도로 이용한다. 

 

Micro Cycle Time 부여 방식

 

Micro Cycle Time은 CPU 클럭 주기와 Micro Cycle Time의 관계에 따라 다음과 같이 동기 고정식, 동기 가변식, 비동기식으로 구분

 

1. 동기 고정식(Synchronous Fixed)

- 동기 고정식은 모든 마이크로 오퍼레이션의 동작시간이 같다고 가정하여 CPU Clock의 주기를 Micro Cycle Time과 같도록 정의하는 방식이다. 

- 동기 고정식은 모든 마이크로 오퍼레이션 중에서 동작시간이 가장 긴 마이크로 오퍼레이션의 동작 시간을 Micro Cycle Time으로 정한다. 

- 동기 고정식은 모든 마이크로 오퍼레이션의 동작시간이 비슷할 때 유리한 방식이다.

장점 : 제어기의 구현이 단순하다.

단점 : CPU의 시간 낭비가 심하다. 

 

2. 동기 가변식(Synchronous Variable)

- 동기 가변식은 수행시간이 유사한 Micro Operation 끼리 그룹을 만들어, 각 그룹별로 서로 다른 Micro Cycle Time을 정의하는 방식이다.

- 동기 가변식은 동기 고정식에 비해 CPU 시간 낭비를 줄일 수 있는 반면, 제어기의 구현은 조금 복잡하다.

- 마이크로 오퍼레이션의 동작시간이 차이가 날 때 유리하다. (정수배)

- 각 그룹 간 서로 다른 사이클 타임의 동기를 맞추기 위해 각 그룹 간의 마이크로 사이클 타일을 정수배가 되게함

 

3. 비동기식(Asynchronous)

- 비동기식은 모든 마이크로 오퍼레이션에 대하여 서로 다른 Micro Cycle Time을 정의하는 방식이다.

- CPU의 시간 낭비는 전혀 없으나, 제어기가 매우 복잡해지기 때문에 실제로는 거의 사용되지 않는다.

 

 

 

38. 동기 고정식 마이크로오퍼레이션 제어의 특징을 설명한 것으로 틀린 것은?
     
     1. 제어장치의 구현이 간단하다.
     2. 중앙처리장치의 시간 이용이 비효율적이다.
     3. 여러 종류의 마이크로오퍼레이션 수행 시 CPU사이클 타임이 실제적인 오퍼레이션 시간보다 길다.
     4. 마이크로오퍼레이션이 끝나고 다음 오퍼레이션이 수행될 때까지 시간지연이 있게 되어 CPU 처리 속도가 느려진다.

     정답 : [4]
     정답률 : 46%
      <문제 해설>
4번은 비동기식 마이크로오퍼레이션에서 발생가능한 문제