[컴퓨터 구조] 4.2 Logic Design Conventions

논리 설계에 대한 기본적인 내용과 Clocking에 대해 설명한다.

Logic Design Basics

MIPS의 datapath를 구현하는 데 필요한 Logic Element는 크게 두 가지로 나뉜다.

• Combinational Element
  • 현재 주어진 입력 값에 따라 동작함
  • 즉, 같은 입력이면 같은 출력이 나와야 함.
  • AND 게이트, MUX, ALU 등
• State(sequential) Element
  • 상태를 저장하고 있음
  • 주로 clock을 사용함
  • 최소한 2 입력, 1 출력을 가짐
    • 입력 : 저장할 데이터, clock(저장 여부 결정)
    • 출력 : 이전 clock-cycle에서 저장되어 있던 값(상태)
  • 단순한 형태로는 D flip-flop(이게 뭔지는 논리회로 때 들었을 걸로..)이 있음

Clocking Methodology

Clocking Methodology는 언제 신호를 읽고 저장할 수 있는지를 정의하는 것이다. 여기서는 Edge-triggered Clocking Methodology로 설명한다. State Element가 clock edge(클럭이 0 -> 1 또는 1 -> 0으로 바뀌는 지점)에서 상태 업데이트를 하는 경우를 뜻한다.

이 때, Input과 Output이 State Element와 연결되어 있는 Combinational Element들은 상태가 업데이트 지점이 아닌 clock period(edge와 edge 사이)에서 모든 작업이 수행되어야 한다. 따라서 로직 수행에 가장 오래 걸리는 시간이 클럭 주기를 결정하게 된다.