제어 유니트의 기능

명령어 코드의 해독

명령어 실행에 필요한 제어 신호들의 발생

마이크로명령어(micro-instruction)

명령어 사이클의 각 주기에서 실행되는 마이크로-연산들에 대응되는 비트들로 이루어진 단어로서, 제어 단어(control word)라고도 함

마이크로프로그램(microprogram)

마이크로명령어들의 집합

루틴(routine)

CPU의 특정 기능을 수행하기 위한 마이크로명령어들의 그룹

제어 유니트의 구조

구성요소들

명령어 해독기(instruction decoder)

명령어 레지스터(IR)로부터 들어오는 명령어의 연산 코드를 해독하여 해당 연산을 수행하기 위한 루틴의 시작 주소를 결정한다.

제어 주소 레지스터(control address register: CAR)

다음에 실행할 마이크로명령어의 주소를 저장하는 레지스터이다. 이 주소는 제어 기억장치의 특정 위치를 가리킨다.

제어 기억장치(control memory)

마이크로명령어들로 이루어진 마이크로프로그램을 저장하는 내부 기억장치이다.

제어 버퍼 레지스터(control buffer register: CBR)

제어 기억장치로부터 읽혀진 마이크로명령어를 일시적으로 저장하는 레지스터이다.

서브루틴 레지스터(subroutine register: SBR)

마이크로프로그램에서 서브루틴이 호출되는 경우에, 현재의 CAR 내용을 일시적으로 저장하는 레지스터이다.

순서제어 모듈(sequencing module)

마이크로명령어의 실행 순서를 결정하는 회로들의 집합니다.

CPU의 명령어 세트 설계 과정

명령어들의 종류 및 비트 패턴 정의
명령어들의 실행에 필요한 하드웨어 설계
각 명령어를 위한 실행 사이클 루틴 작성(마이크로프로그래밍)
마이크로프로그램 코드들을 제어 기억장치에 저장

제어 기억장치의 내부 구성

마이크로프로그램 루틴들을 제어 기억장치에 저장한 예

제어 기억장치 용량 = 128 단어
전반부(0~63번지) : 공통 루틴들 저장
후반부(64~127번지) : 각 명령어의 실행 사이클 루틴들 저장

명령어 해독

사상 함수의 비트가 '1'이므로, 사상에 의해 결정되는 주소가 64번지 부터 시작할 수 있게 된다. 예를 들어, LOAD 명령어의 연산 코드가 '0001'이라면, 위의 사상 함수에 의하여 이 연산을 위한 실행 사이클 루틴의 시작 주소는 '1000100', 즉 64+4 = 68 번지로 결정된다. 따라서 그 주소가 CAR로 입력되며, 명령어 실행 사이클이 시작되면 그 위치부터 마이크로명령어들을 순차적으로 인출하여 수행하게 된다.