C언어를 통한 32bit-ALU 구현[ MIPS ], Spim Simulator로 실행 및 결과 보고서

소개글

제 1 장 서 론

1. 1. 본 연구의 필요성과 목적
CPU의 가장 중요하면서도 기본이 되는 Unit인 ALU를 C언어로 구현해보고 또한 Spim Simulator로 실행시켜봄을 통해 ALU의 개념과 컴퓨터구조 연구를 위한 기초를 마련한다.
저번 연구에서는 1-bit ALU를 구현하여 1개의 bit ( MSB가 아닌 ) 에서의 ALU를 이해하는데 중점을 두었었다. 이번 연구에서는 32-bit ALU를 구현함으로 저번 ALU에서의 개념과는 조금 다른 MSB를 이해하는데 이번 연구의 목적이 있다.
이번연구에서는 Overflow Detect, Slt( Set on less than ) 부분이 추가되었으며, 이에 따라 MSB의 Output은 이전 연구에서의 ALU와는 다른 구조로 제작되었다.

1. 2. 본 연구의 개요
본 연구에서는 C언어로 작성된 32-bit ALU를 Cross-Compile하고 발생된 MIPS Instruction Set을 Spim Simulator로 실행·분석하는 과정을 거치게 된다.
이에 따른 결과는 다음과 같은 순서로 보고합니다.
먼저 2장에서는 32-bit ALU 프로그래밍 구현을 위한 개념적인 부분을 제시합니다. 3장에서는 ALU의 각 Operation에 관한 TestCase를 제시하고 Spim Simulator로 실행한 결과분석합니다.
마지막으로 4장에서는 위 3장에서 나온 결과를 토대로 본 논문의 결론을 언급합니다.

목차

제 1 장 서 론
1. 1. 본 연구의 필요성과 목적
1. 2. 본 연구의 개요

제 2 장 32-bit ALU 개념
2. 1. Most Significant Bit ( MSB )

2. 2. 32-bit ALU
2. 2. 1. AND, OR Operation
2. 2. 2. ADD Operation in MSB
2. 2. 3. SUB Operation in MSB 2. 2. 4. SLT Operation in MSB

제 3 장 Spim Simulator 실행 후 결과 분석
3. 1. AND
3. 1. 1. AND Operation Test를 위한 Case
3. 1. 2. Spim Simulator 결과

3. 2. SUB
3. 2. 1. SUB Operation Test를 위한 Case
3. 2. 2. Spim Simulator 결과

3. 3. SLT
3. 3. 1. SLT Operation Test를 위한 Case
3. 2. 2. Spim Simulator 결과


제 4 장 결론

제 5 장 참조 사항

본문내용

제 2 장 32-bit ALU 개념

2. 1. Most Significant Bit ( MSB )
32-bit ALU는 저번 연구에서 구현했던 1-bit ALU 31개와 MSB로 구성됩니다. 저번 연구에서 구현했던 1-bit ALU에 대해서는 언급하지 않겠습니다. MSB의 경우 기존 ALU와는 다르게 Overflow Detection 부분이 추가되었으며, Output에는 Set과 Overflow가 추가 되었습니다.
Overflow Detect 방법은 아래에 제시된 표와 같습니다.


< Overflow Detection Table >
위 표를 설명하면,
A의 Sign과 B의 Sign값이 모두 0 일 때 ( A와 B가 모두 양수 일 때 ) ADD A, B를 한 Result의 Sign값이 1이라면 ( Result가 음수이면 ) Overflow가 발생되었다고 Detect 합니다. 또한 A의 Sign과 B의 Sign값이 모두 1 일 때 ( A와 B가 모두 음수 일 때 ) ADD A, B를 한 Result의 Sign값이 0이라면 ( Result가 양수이면 ) Overflow가 발생되었다고 Detect합니다. 그리고 MSB로 들어오는 CarryIn 값과 MSB로부터 나가는 CarryOut 값이 베타적 논리합을 한 값이 1 이면 Overflow가 발생되었다고 합니다.
즉, 이러한 방식으로 Overflow를 체크하면 됩니다.

참고 자료

뇌를 자극하는 프로그래밍 원리 - 한빛 미디어
Computer Organization And Design ( Third Edition ) - Morgan Kaufmann

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