6a-1 Fetch 상태 · RO Probeklausur

왜 이 소문제를 따로 배우는가

상태 이름만 반복하면 datapath 이해를 증명하지 못합니다. Fetch 이후 어떤 register가 어떤 새 값을 갖는지 말해야 다음 FSM 상태와 timing 분석도 연결됩니다.

이 페이지는 Aufgabe 6의 공통 템플릿이 아니라 6a-1 Fetch 상태에 필요한 내용만 담습니다. 챕터 전체 배경이 필요하면 Aufgabe 6 개념 수업을 먼저 읽으세요.

이 소문제에서 실제로 쓰는 용어

정의뿐 아니라 이 문제의 어느 판단에 쓰이는지까지 연결합니다.

PC: 현재 fetch할 instruction 주소를 보관하는 program counter입니다.이 소문제에서: instruction memory 주소 source와 다음 순차 주소 PC+4의 출발값을 설명할 때 사용합니다.
Instruction Register: memory에서 읽은 현재 instruction bits를 다음 cycle까지 보관하는 내부 register입니다.이 소문제에서: Fetch의 memory read 결과 destination을 명시할 때 사용합니다.
PC+4: 32-bit 고정 길이 instruction에서 다음 순차 instruction의 주소입니다.이 소문제에서: Fetch 중 PC가 왜 4 증가하는지 설명할 때 사용합니다.
state boundary: 한 cycle의 combinational 결과가 register에 저장되어 다음 state가 사용할 수 있게 되는 경계입니다.이 소문제에서: Fetch 종료 시 IR과 PC의 값을 snapshot으로 적을 때 사용합니다.

이 소문제 전용 규칙과 종이 작업

상태 설명은 source-operation-destination으로 쓴다

Fetch라고 이름만 쓰지 말고 PC가 memory 주소가 되고 read data가 IR로 가며 PC+4가 PC에 기록된다고 써야 동작이 관찰됩니다.

종이에: PC→Instruction Memory→IR와 PC→+4→PC 두 화살표를 그립니다.

두 결과를 모두 남긴다

Fetch는 instruction 적재와 순차 PC 준비를 같은 상태에서 수행하므로 하나만 쓰면 공식 답의 절반을 놓칩니다.

종이에: Fetch 후 snapshot에 IR'=Mem[PC_old], PC'=PC_old+4 두 식을 적습니다.

Aufgabe 전체 흐름은 챕터 흐름도에서 확인할 수 있습니다. 여기서는 현재 판단에 직접 필요한 규칙만 적용합니다.

이 소문제 전용 작은 예제

Fetch 시작 시 PC=0x0100이고 주소 0x0100의 instruction memory 값이 0x00500293이라면 Fetch 종료 상태를 쓰세요.

주어진 것

instruction 길이는 4 Byte입니다.
memory read 결과는 Instruction Register에 저장됩니다.
다음 순차 PC는 기존 PC+4입니다.

기존 PC를 instruction memory 주소로 사용합니다.
현재 실행할 instruction bits를 가져오기 위해서입니다.

종이 산출물: Mem[0x0100] = 0x00500293
memory read 결과를 IR에 기록합니다.
다음 Decode state가 opcode와 register field를 안정적으로 읽어야 합니다.

종이 산출물: IR' = 0x00500293
기존 PC에 4를 더해 PC를 갱신합니다.
branch/jump가 바꾸지 않는 경우의 다음 순차 instruction 주소를 준비합니다.

종이 산출물: PC' = 0x0100 + 4 = 0x0104

예제 답과 독립 검산 보기

Fetch 종료 시 IR=0x00500293, PC=0x0104입니다.

독립 검산: IR 값은 주소가 아니라 instruction bits인지, PC 증가는 4 Byte인지 확인합니다.

이제 실제 시험 문제를 micro-work로 풀기

공식 시험이 요구하는 것

Fetch가 구체적으로 하는 일을 최대 3문장으로 쓰세요.

공식 답을 보기 전, 내 답 먼저 남기기

완성 문장이 아니어도 좋습니다. 중간값·register·cycle·cache state처럼 채점 가능한 흔적을 먼저 적으세요.

내 풀이 또는 예상 답

각 작업의 중간 산출물을 직접 적고 완료 조건을 만족한 뒤 체크하세요. 단계별 이유·산출물·오류가 현재 소문제에 맞게 따로 작성되어 있습니다.

Micro-work 6a-1.1 · 완료 표시

source register를 PC로 적습니다.

왜 하는가: Fetch할 memory 위치는 현재 PC가 가리키므로 모든 나머지 동작의 기준이 됩니다.
종이 산출물: PC_old→Instruction Memory address 화살표를 적습니다.
완료 조건: instruction 주소와 instruction data를 구분해 말할 수 있습니다.

내 중간 산출물

막혔을 때 단계 힌트·대표 오류

힌트: CPU가 다음 instruction을 어디서 읽을지 보관하는 register를 찾으세요.

이 단계의 대표 오류: IR을 memory 주소 source라고 적습니다.

Micro-work 6a-1.2 · 완료 표시

memory read 결과의 destination을 IR로 적습니다.

왜 하는가: 읽은 instruction은 다음 cycle의 Decode에서 사용되므로 내부 register에 보존되어야 합니다.
종이 산출물: IR' = Mem[PC_old] 식과 IRWrite 의미를 적습니다.
완료 조건: Fetch 후 IR에 주소가 아니라 instruction bits가 있음을 설명합니다.

내 중간 산출물

막혔을 때 단계 힌트·대표 오류

힌트: 다음 state가 opcode를 어디에서 읽는지 생각하세요.

이 단계의 대표 오류: memory read 결과가 곧바로 일반 Register File의 rd로 간다고 씁니다.

Micro-work 6a-1.3 · 완료 표시

PC+4 계산과 PC write를 적습니다.

왜 하는가: 고정 길이 32-bit instruction의 다음 순차 주소를 미리 준비하기 위해서입니다.
종이 산출물: PC' = PC_old + 4와 write destination PC를 적습니다.
완료 조건: Fetch 종료의 IR과 PC 두 결과를 최대 세 문장으로 완성합니다.

내 중간 산출물

막혔을 때 단계 힌트·대표 오류

힌트: 4는 bit가 아니라 byte 주소 증가량입니다.

이 단계의 대표 오류: PC+1 또는 IR+4로 갱신한다고 씁니다.

공식 답을 열기 전 마지막 회상

Fetch 뒤 IR과 PC에는 각각 무엇이 들어 있나요?

내 설명

내 풀이 후 공식 결론·이유·대표 함정 확인

공식 결론

Instruktion wird unter der PC-Adresse aus dem Speicher gelesen und im Instruction-Register gespeichert; gleichzeitig wird PC um 4 erhöht und aktualisiert.

왜 이 답이 되는가

PC가 instruction memory의 주소가 되고 읽은 instruction은 Instruction Register에 저장됩니다. 동시에 다음 순차 instruction을 위해 PC+4를 계산·갱신합니다.

대표 함정

‘instruction을 fetch한다’처럼 state 이름을 반복하는 설명은 점수가 약합니다.

새 문제로 전이하기

세 문항은 앞 문장의 반복이 아닙니다. 직접 답을 입력하면 rubric의 필수 기준을 하나씩 검사하고, 첫 누락 기준을 알려 줍니다.

1. 개념 재구성

Fetch 상태를 state 이름 없이 두 개의 register-transfer 식으로 재구성하세요.

내 답

제출 후 모델 답 보기

IR' = Mem[PC_old], PC' = PC_old + 4.

2. 변형 문제

PC=0x01FC이고 Mem[0x01FC]=0x00008067일 때 Fetch 후 IR과 PC를 쓰세요.

내 답

제출 후 모델 답 보기

IR=0x00008067, PC=0x0200.

3. 오류 진단

학생이 'Fetch에서 PC 값을 IR에 복사하고 memory data를 PC에 쓴다'고 설명했습니다. data 방향을 고치세요.

내 답

제출 후 모델 답 보기

PC는 Instruction Memory의 주소 입력이고, 그 주소에서 읽은 instruction data가 IR에 저장됩니다. PC에는 memory data가 아니라 PC_old+4가 저장됩니다.

이 소문제를 끝냈다고 말할 수 있는 기준

임의의 PC와 instruction word가 주어지면 Fetch 후 IR/PC snapshot을 계산할 수 있다. 공식 해설 p37의 Fetch 설명을 세 문장 이내로 source-operation-destination 형태로 재작성할 수 있다.

이 소문제의 정확한 공식 페이지와 대조하기

왼쪽은 문제를 읽을 때, 오른쪽은 자신의 풀이를 끝낸 뒤에 확인하세요. 해설 이미지를 먼저 보면 중간 과정을 스스로 만드는 연습이 사라집니다.

6a-1 관련 공식 시험 또는 해설 페이지 — exam-p12.png · 클릭해 원본 크기로 확인

Source: Probeklausur.pdf / Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf · 시험 p12–13 · 공식 해설 p37–38 · Probeklausur.pdf 시험 p12의 Mehrtakt FSM Fetch 상태와 Probeklausur Musterlösung und Hinweise.pdf 공식 해설 p37 Fetch.