Transcript Instruction의 구성

Embedded System
● Hardware와 Software가 조합되어 특정한 복적을 수행하는 시스템
● 특정한 기능을 수행하도록 Micro Processor와 I/O Device를 내장하며,
이를 제어하기 위한 program이 내장되어 있는 우리의 일상 생활에서
사용되는 각종 전자기기, 가전제품, 제어장치 등의 시스템을 말한다.
Embedded System의 구성
S/W
H/W
Processor
OS Kernel
Memory
System Software
I/O
Application S/W
Embedded System
Embedded Computer
2009년 11월 16일
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Processor Architecture
● ALU, CU, Register와 Data Bus로 구성된다.
● Micro Processor는 한 개의 작은 IC chip 속에 CPU의 모든 내용을 내장한
chip을 말한다.
● 근래에는 한 개의 IC chip속에 CPU뿐만 아니라 다양한 I/O device를 포함
하는 SoC 형태로 발전하고 있다.
Register
CU
Internal Processor Bus
Control signal
Complementer
ALU
Shifter
Status Flag
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CU(Control Unit)
● Instruction decode & execute
● Internal dataflow control
Program counter
Address
Memory
Instruction
Instruction reg’
Instruction decoder
External
Control signal
Control signal
Generator
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Internal
Control signal
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명령어(Instruction)
 Instruction의 구성
▷ OP Code(Operation Code)
Processor가 실제로 취해야 하는 동작
▷ 오퍼랜드(Operand)
OP code 가 명령을 수행하기 위한 대상
ADD
A, B, C
OP Code
Operand
A : Operand 1
B : Operand 2
C : Operand 3
A=B+C
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Bus
 Bus
▷ Computing System의 각 Module에서 발생한 signal을 공유해서
사용할 수 있도록 만등 신호의 집합
▷ 구동 주체(CPU 등)에 의해서 해당 소자에 Data를 읽거나 쓸 수 있
도록 구성된다.
▷ Address Bus, Control, Data Bus
Address
Processo
r
Register
Control
Memory
Instruction &Data
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Von-Neumann Architecture
 Von-Neumann Architecture
▷ Instruction과 data를 위한 memory interface
▷ 명령을 읽을 때 data를 읽거나 쓸 수 없다.
▷ IBM계열 PC, ARM 7 등
Instruction
Processor
Register
Address bus
Data bus
Data
Memory
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Harvard Architecture
 Harvard Architecture
▷ Instruction을 위한 memory interface와 date를 위한 memory
interface가 분리되어 있어 instruction read 시 data read/write가 가능하
므로 성능이 우수하다..
▷ ARM9, ARM10, Xscale 등.
Instruction
Processor
Register
Address
bus
Data bus
Data
Memory
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Memory Device
 Memory의 종류
구분
속도
가격
용도
SRAM
수ns~수십ns
비싸다
cache
DRAM
수십 ns
저렴
Main memory
EEPROM
수십 ns
비싸다
소 용량 data,
Program 저장
NAND
수십 ns
저렴
Data 저장
MP3등
NOR
수십 ns
비싸다
Program,
Data 저장
Volatile
Memory
Non
Volatile
memory
Flash
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특징
Block 단위
Read/write
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Cache memory system
CPU
400MHz
CPU
400MHz
66MHz bus
CPU
400MHz
CPU
400MHz
66MHz bus
고속의 CPU가 bus 및 memory
속도에 의존적이며 늦다.
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CPU 주변에 고속의 buffer memory
를 두고 자주 사용되는 명령과 data를
저장하여 시스템 성능을 개선
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MMU (Memory Management Unit)
 Address Translation 기능
▷ CPU에서 사용되는 logical 한 virtual address를
physical address로 변환
 Memory Protection 기능
CPU
Virtual
Address
Embedded Computer
MMU
Physical
Address
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Memory
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I/O Device
 CPU와 정보를 교환
I/O device
Interface signal
CPU Interface
signal
CPU
I/O
제어장치
CPU
Address, data,
Control slgnal
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Serial, USB,
Ethemet
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Interrupt Interface
 Interrupt Controller
▷ 입출력 장치에서 발생되는 Interrupt 요청을 제어한다.
▷ Hardware에 따라 Interrupt 응답을 위한 신호도 제공된다.
Interrupt Ack
CPU
Interrupt Beg
Interrupt
Controller
Mask
Pending
register
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Interrupt Ack
I/O
장치
Interrupt Beg
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Interrupt 발생에 의한
Processor flow control
Main Program Routine
ISR
(Interrupt Service
Routine)
Interrupt 발생
Interrupt 발생
ISR
(Interrupt Service
Routine)
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Interrupt Vector
 Interrupt Vector
▷ ISB(Interrupt Service Routine)을 처리하기 위한 명령 또는 위
치가 저장된 Memory 공간
 Interrupt Vector Addressing Mode
▷ Fixed Interrupt
- Interrupt가 발생시 처리할 address가 지정되어 변경 불가.
- 지정된 address에 interrupt를 처리하기 위한 명령 또는 위치가
저장되어 있다.
▷ Vectored Interrupt
-일반적인 microprocessor 장치에서 여러 개의 주변장치가
시스템 버스에 연결되어 사용되는 경우
-주변장치가 Interrupt를 처리할 주소를 제공
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ARM processor reister
 Register
Processor가 작업을 하기 위헤 사용되는 값을 일시 저장하는 공간
ARM 에는 32bit 길이의 37개 register가 있다.
Instruction
Memory
DATA
Reglster
A Bus
8 Bus
Barrel
Shifter
Immadlate
상수
Instructio
n
Decoder
ALU
ALU Bus
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