Aufgabe 5 · 6 Punkte · datapath
Gemeinsame Pfade im Eintaktprozessor
각 instruction마다 ① 다음 PC, ② source/destination register, ③ 결과 저장 위치를 표시한 뒤 네 그림의 교집합만 남깁니다. ‘한 instruction이라도 안 쓰는 path’는 답에서 제외됩니다.
공식 시험지와 공식 Musterlösung을 기준으로 작성했습니다. 그림 문제는 렌더된 원본 페이지도 함께 대조합니다.
BEGINNER CONCEPT LESSON
문제 풀이 전에 개념부터 배우기
용어를 모르는 상태에서 답을 외우지 않도록, 비유·그림·작은 예제·시험용 풀이 알고리즘을 별도 수업으로 만들었습니다.
원본 그림과 공식 해설 그림
diagram 문제는 text만으로 대체하지 말고 아래 원본을 확대해 선·stage·field를 직접 확인하세요.
MICRO WORK UNITS
3개 작업 단위로 학습
각 카드는 요구사항 → zero-base 개념 → 손풀이 단계 → 공식 결론 → 함정 → active recall 순서입니다.
5-1네 instruction 개별 경로 분류
문제가 요구하는 것
`slli`, `sw`, `lw`, `beq`의 path를 각각 추적하세요.
이 카드는 빠른 복습용입니다. 처음 학습한다면 아래 독립 페이지에서 용어·비유·수식·작은 예제부터 읽으세요.
0. 이 소문제에 필요한 핵심 개념
slli는 register→ALU→register, sw는 base/data register→ALU/Data Memory, lw는 base→ALU→Data Memory→register, beq는 두 register 비교와 조건부 PC 선택을 씁니다.
instruction별 경로를 서로 다른 색이라고 상상하고 모든 색이 겹치는 곳만 남기세요.
그은 선마다 slli·sw·lw·beq 네 이름을 모두 말할 수 없으면 다시 확인하세요.
1. 이번 시험 문제에서 실제로 밟는 단계
- PC가 PC+4 또는 branch target 중 무엇인지 표시합니다.
- A1/A2/A3/WD3 사용 여부를 표시합니다.
- ALU의 두 입력 source를 표시합니다.
- Data Memory read/write를 표시합니다.
- register writeback 여부를 표시합니다.
2. 단계가 도착해야 하는 공식 답지 기준 결론
공식 p23–24의 개별 경로는 다음과 같습니다. 공통으로 먼저 PC→Instruction Memory와 PC→PC+4→PCNext를 사용합니다. `slli`는 t0(A1/RD1)와 shift immediate(Extend)를 ALU에 보내 t2(A3/WD3)로 writeback합니다. `sw`는 t2(A1/RD1)+S-immediate로 주소를 만들고 t1(A2/RD2)을 Data Memory WD에 써 넣습니다. `lw`는 t3(A1/RD1)+I-immediate로 주소를 만들고 ReadData를 t4(A3/WD3)로 writeback합니다. `beq`는 s2와 t0(A1/A2, RD1/RD2)를 ALU에서 비교하고 PC+branch immediate로 BTA를 만든 뒤 조건에 따라 PCNext를 고릅니다.
3. 초보자가 자주 빠지는 오답과 이유
문제는 합집합이 아니라 모든 네 instruction이 공통으로 쓰는 교집합입니다.
4. 정답을 닫고 스스로 설명하기
lw와 sw가 공통으로 쓰지만 slli와 beq는 쓰지 않는 block은 무엇인가요?
Source: Probeklausur.pdf / Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · 시험 p10–11 · 공식 해설 p23–36
5-2공통 path 교집합
문제가 요구하는 것
네 instruction 모두가 쓰는 선만 남기세요.
이 카드는 빠른 복습용입니다. 처음 학습한다면 아래 독립 페이지에서 용어·비유·수식·작은 예제부터 읽으세요.
0. 이 소문제에 필요한 핵심 개념
공식 p25에서 네 색의 개별 경로가 모두 겹치는 부분은 fetch/PC+4, 첫 source register, immediate 추출, ALU 입구입니다. 입력 MUX 전후처럼 일부 segment만 공통일 수 있으므로 block 이름만으로 판정하면 안 됩니다.
instruction별 경로를 서로 다른 색이라고 상상하고 모든 색이 겹치는 곳만 남기세요.
그은 선마다 slli·sw·lw·beq 네 이름을 모두 말할 수 없으면 다시 확인하세요.
1. 이번 시험 문제에서 실제로 밟는 단계
- 네 개별 그림을 투명 종이처럼 겹친다고 생각합니다.
- 네 그림 모두 표시된 선만 체크합니다.
- conditional path는 문제 지시대로 사용 가능성이 있으면 포함합니다.
- Control Unit 자체의 path는 제외합니다.
- 공식 Musterlösung p25와 선 단위로 대조합니다.
2. 단계가 도착해야 하는 공식 답지 기준 결론
공식 p25에 그릴 공통 경로는 ① PCNext MUX→PC→Instruction Memory A, ② PC→PCPlus4 adder(상수 4 포함)→PCNext MUX의 0번 입력, ③ Instruction Memory RD→Instr, ④ Instr[19:15]→Register File A1→RD1→ALU SrcA, ⑤ Instr[31:7]→Extend, ⑥ SrcB MUX 출력→ALU 둘째 입력입니다. `beq`도 not-taken일 때 PC+4를 쓰므로 조건부 사용 경로를 포함합니다. 반면 RD2로 들어가는 선, ImmExt 이후의 SrcB/BTA 분기, ALUResult 이후의 memory/writeback, branch target 선은 네 명령 모두의 공통 경로가 아닙니다. Control Unit 관련 선은 문제 지시에 따라 생략합니다.
3. 초보자가 자주 빠지는 오답과 이유
beq 때문에 branch 관련 path를 전부 공통이라고 넣으면 안 됩니다. slli/sw/lw도 그 선을 쓰는지 반드시 확인합니다.
4. 정답을 닫고 스스로 설명하기
공통 path를 고를 때 instruction별 표를 먼저 만드는 것이 왜 안전한가요?
Source: Probeklausur.pdf / Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · 시험 p10–11 · 공식 해설 p23–36
5-3Register File 연결 규칙
문제가 요구하는 것
A1/A2/A3/WD3가 어떤 instruction에서 쓰이는지 실제 register와 함께 정리하세요.
이 카드는 빠른 복습용입니다. 처음 학습한다면 아래 독립 페이지에서 용어·비유·수식·작은 예제부터 읽으세요.
0. 이 소문제에 필요한 핵심 개념
A1=첫 source, A2=둘째 source, A3=destination 주소, WD3=writeback data입니다. sw와 branch는 register destination이 없습니다.
instruction별 경로를 서로 다른 색이라고 상상하고 모든 색이 겹치는 곳만 남기세요.
그은 선마다 slli·sw·lw·beq 네 이름을 모두 말할 수 없으면 다시 확인하세요.
1. 이번 시험 문제에서 실제로 밟는 단계
- R/I-type에서 A1,A3,WD3를 표시합니다.
- load에서 base A1, destination A3, ReadData→WD3를 표시합니다.
- store에서 base와 store data를 A1/A2로 표시합니다.
- branch에서 두 source A1/A2를 표시합니다.
2. 단계가 도착해야 하는 공식 답지 기준 결론
`slli t2,t0,2`: A1=t0, A3=t2, WD3=ALUResult. `sw t1,0(t2)`: A1=t2(base), A2=t1(data), A3/WD3 없음. `lw t4,0(t3)`: A1=t3, A3=t4, WD3=ReadData. `beq s2,t0,done`: A1=s2, A2=t0, A3/WD3 없음.
3. 초보자가 자주 빠지는 오답과 이유
Assembly 표기의 첫 register가 항상 destination은 아닙니다. sw의 첫 register는 저장할 source data입니다.
4. 정답을 닫고 스스로 설명하기
`lw t4,0(t3)`의 A1과 A3는 각각 무엇인가요?
Source: Probeklausur.pdf / Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · 시험 p10–11 · 공식 해설 p23–36