RISC파이프라인

RISC의 특징을 먼저 알아보겠습니다. 그리고 데이타 전송 방법에 대해서도 살펴보도록 하겠습니다.

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RISC 파이프라인

RISC의 특징 중에는 파이프라인을 효과적으로 이용할 수 있는 기능이 있습니다. 명령어 집합이 단순하기 때문에 한 클럭 사이클에 수행되는 소수의 부연산들로 파이프라인을 구성할 수 있는 것입니다. 또한 고정된 길이의 명령어 형식을 사용하기 때문에 연산의 디코딩과 레지스터의 선택을 동시에 할 수 있으며, 모든 피연산자가 레지스터에 있는 것이므로 유효 주소를 계산하고 메모리로부터 피연산자를 읽어올 필요가 없습니다.

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따라서 둘 내지 세 개의 세그멘트로 명령어 파이프라인을 구성할 수 있는데, 하나는 프로그램 메모리로부터 명령어를 fetch 하는 것이고, 다른 하나는 ALU에서 명령어를 실행시키는 것이며, 세번째 세그멘트는 ALU동작의 결과를 목적지 레지스터에 저장하는 일을 수행합니다.

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RISC 데이타 전송

RISC 에서 데이타 전송은 load 와 store 명령어에만 제한된 것으로서 이들은 레지스터 간접 어드레싱을 사용하기 때문에 셋 내지 네 개의 파이프라인 단계 가 필요합니다. 앞에서와 마찬가지로 명령어를 fetch 하기 위한 메모리 접근과 피 연산자를 읽어오고 저장하기 위한 메모리 접근 사이의 충돌을 막기 위하여 명령어와 데이타에 대해 각각 분리된 메모리를 사용합니다.

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이 두 메모리가 CPU의 클럭과 같은 속도로 동작하기도 하는데 이것을 캐시 (cache) 메모리라고 합니다. RISC는 한 클럭 사이클마다 하나의 명령어 를 실행시킬 수 있습니다. 즉 한 명령어를 메모리로부터 fetch 하고 실행시키는 모든 것이 한 클럭 사이클에 이루어지는 것은 아니지만, 매 클럭 사이클마다 명령어 를 fetch 하고 프로세서를 파이프라인화 함으로써 단일 사이클이 명령어 실행을 가능하게 하는 것이다. 그리고 많은 세그멘트를 가진 CISC에서는 둘 이상의 클럭 사이클이 필요한 세그멘트도 있지만, RISC에서는 모든 세그멘트가 하나의 클럭 사이클로 수행되도록 파이프라인을 구성할 수 있는 이점이 있습니다.

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RISC의 또다른 특징은 데이타 충돌과 분기 명령어에서 오는 문제점들을 하드웨어로 해결하는 대신에 효율적인 컴파일러를 사용하여 해결한다는 것입니다. 다음 예는 파이프라인의 충돌을 방지하기 위하여 기계어 프로그램을 최적화하 는 컴파일러를 보여준다.