하드웨어 레지스터
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1. 개요
하드웨어 레지스터는 하드웨어 장치의 구성, 상태 보고, 입출력(I/O) 및 데이터 버퍼링을 위한 메모리 위치이다. CPU 외부의 주변 장치에서 하드웨어 레지스터에 접근하기 위해 프로세서는 "로드" 또는 "저장" 명령어를 사용하며, 레지스터는 읽기/쓰기, 읽기 전용 또는 쓰기 전용으로 분류된다. 하드웨어 레지스터는 프로세서 레지스터, 스트로브 레지스터 등으로 나뉘며, 레지스터 파일, SRAM, 플립플롭 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다. SPIRIT IP-XACT와 DITA SIDSC XML은 메모리 맵 레지스터에 대한 표준 XML 형식을 정의한다.
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| 하드웨어 레지스터 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 컴퓨터 메모리 |
| 기능 | 값을 저장하는 데 사용 |
| 특징 | 데이터를 저장하고 보유할 수 있는 회로 |
| 구성 | 플립플롭 또는 래치로 구성 |
| 상세 정보 | |
| 설명 | 하드웨어 레지스터는 디지털 회로 내에서 데이터를 저장하는 데 사용되는 일종의 컴퓨터 메모리입니다. 일반적으로 플립플롭 또는 래치로 구성되어 있습니다. |
| 역할 | 레지스터는 프로세서가 데이터를 빠르게 액세스하고 조작할 수 있도록 합니다. 중앙 처리 장치(CPU)와 같은 디지털 회로에서 중요한 역할을 합니다. |
| 활용 | 다양한 기능을 수행하는 데 사용되며, 여기에는 메모리 주소 지정, 프로그램 카운터 업데이트, 데이터 보관 등이 있습니다. |
| 종류 | 다양한 유형의 레지스터가 존재하며, 각각 특정 용도에 맞게 설계되었습니다. 예를 들어, 누산기는 산술 및 논리 연산의 결과를 저장하는 데 사용되는 레지스터이고, 프로그램 카운터는 다음에 실행할 명령어의 주소를 저장하는 데 사용되는 레지스터입니다. |
| 참고 사항 | |
| 참조 | 컴퓨터 아키텍처, 디지털 논리 |
| 관련 항목 | 플립플롭, 래치, 메모리 |
2. 기능
하드웨어 레지스터는 컴퓨터 하드웨어의 다양한 기능을 구성, 제어 및 모니터링하는 데 사용된다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같다:[1]
- 특정 기능의 ''구성'' 및 시작 (특히 초기화 과정에서)
- 그래픽 카드의 비디오 메모리와 같은 ''버퍼 저장''
- 다양한 종류의 입출력(I/O)
- 하드웨어 장치에서 특정 이벤트 발생 여부와 같은 ''상태 보고'' (예: 모뎀 상태 레지스터, 회선 상태 레지스터)
상업용 설계 도구는 하드웨어 기술 언어를 사용하여 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어 검증, 테스트 및 문서화를 위한 메모리 맵 레지스터 사양 및 코드 생성을 단순화하고 자동화한다.
2. 1. 주요 기능
하드웨어 레지스터는 다음과 같은 주요 기능을 수행한다.- 특정 기능의 구성 및 시작, 특히 초기화
- 그래픽 카드의 비디오 메모리와 같은 버퍼 저장
- 다양한 종류의 입출력(I/O)
- 모뎀 상태 레지스터 또는 회선 상태 레지스터와 같이 하드웨어 장치에서 특정 이벤트가 발생했는지 여부와 같은 상태 보고
CPU 외부의 컴퓨터 하드웨어인 "주변 장치"에서 하드웨어 레지스터를 읽는 것은 프로세서에서 발행한 "로드" 또는 "저장" 명령어를 사용하여 해당 메모리 맵 I/O 주소 또는 포트 맵 I/O 주소에 접근하는 것을 포함한다. 하드웨어 레지스터는 워드 단위로 주소가 지정되지만, 때로는 레지스터에 읽거나 기록할 때 워드의 몇 비트만 사용한다.
레지스터는 읽기/쓰기, 읽기 전용 또는 쓰기 전용일 수 있다.
쓰기 전용 레지스터는 일반적으로 사용하지 않는다. 이들은 쓰기 시 일시적인 동작을 유발하지만 읽을 때 지속적인 데이터를 저장하지 않는 레지스터(예: "주변 장치 재설정" 레지스터)에 적합하다. 그러나 쓰기 전용 레지스터는 디버깅을 더 어렵게 만들고 읽기-수정-쓰기 문제를 야기하므로 읽기/쓰기 레지스터가 선호된다.
2. 2. 읽기 및 쓰기
프로세서는 "로드" 또는 "저장" 명령을 사용하여 하드웨어 레지스터에 접근한다. 하드웨어 레지스터는 워드 단위로 주소가 지정되지만, 레지스터에 읽거나 기록할 때 워드의 몇 비트만 사용하는 경우도 있다. CPU 외부의 컴퓨터 하드웨어인 "주변 장치"에서 하드웨어 레지스터를 읽으려면, 프로세서에서 발행한 "로드" 또는 "저장" 명령어를 사용하여 해당 메모리 맵 I/O 주소 또는 포트 맵 I/O 주소에 접근해야 한다.[1]레지스터는 읽기/쓰기, 읽기 전용, 쓰기 전용 중 하나일 수 있다.[1] 쓰기 전용 레지스터는 일반적으로 사용되지 않는다. 쓰기 전용 레지스터는 쓰기 시 일시적인 동작을 유발하지만, 읽을 수 있는 지속적인 데이터를 저장하지 않는 레지스터(예: "주변 장치 재설정" 레지스터)에 적합하다. 아타리 2600 게임 콘솔의 TIA 칩과 같이 레지스터 데이터 읽기에 필요한 비교적 큰 논리 회로와 신호 라우팅을 위한 게이트를 사용할 수 없는 설계에서 쓰기 전용 레지스터가 유일한 옵션일 수 있다. 그러나 쓰기 전용 레지스터는 디버깅을 더 어렵게 만들고 읽기-수정-쓰기 문제를 야기하므로 읽기/쓰기 레지스터가 선호된다. PC에서 쓰기 전용 레지스터는 고급 구성 및 전원 인터페이스(ACPI)가 절전 모드 진입 시 장치의 상태를 파악하여 절전 모드 종료 시 해당 상태를 복원하는 것을 어렵게 만들었다.[1]
3. 종류
하드웨어 레지스터는 다양한 방식으로 분류될 수 있다. 레지스터는 일반적으로 저장할 수 있는 비트 수로 측정되며, 예를 들어 "8비트 레지스터" 또는 "32비트 레지스터"가 있다.[1]
'''스트로브 레지스터'''는 일반 하드웨어 레지스터와 동일한 인터페이스를 가지지만, 데이터를 저장하는 대신 쓰기(또는 드물게 읽기)될 때마다 작업을 트리거한다. 이는 신호를 보내는 수단이다.
3. 1. 프로세서 레지스터
중앙 처리 장치(CPU) 내부의 하드웨어 레지스터를 '''프로세서 레지스터'''라고 한다.[1] 레지스터는 일반적으로 저장할 수 있는 비트 수로 측정되며, 예를 들어 "8비트 레지스터" 또는 "32비트 레지스터"가 있다.[1]설계자는 다음과 같은 다양한 방식으로 레지스터를 구현할 수 있다.[1]
소프트웨어로 읽고 쓸 수 있는, 즉 "프로그래머가 볼 수 있는" 레지스터 외에도, 많은 칩은 상태 머신 및 파이프라인에 사용되는 내부 레지스터를 가지고 있다.[1] 예를 들어, 등록된 메모리가 있다.[1]
3. 2. 스트로브 레지스터
스트로브 레지스터는 일반 하드웨어 레지스터와 동일한 인터페이스를 가지지만, 데이터를 저장하는 대신 쓰기(또는 드물게 읽기)될 때마다 작업을 트리거한다. 이는 신호를 보내는 수단이다.레지스터는 일반적으로 저장할 수 있는 비트 수로 측정되며, 예를 들어 "8비트 레지스터" 또는 "32비트 레지스터"가 있다.
3. 3. 크기
레지스터는 일반적으로 저장할 수 있는 비트 수로 측정되며, 예를 들어 "8비트 레지스터" 또는 "32비트 레지스터"가 있다.[1]4. 구현 방식
레지스터는 저장할 수 있는 비트 수에 따라 "8비트 레지스터" 또는 "32비트 레지스터" 등으로 측정된다. 설계자는 레지스터 파일, 표준 SRAM, 개별 플립플롭, 고속 코어 메모리 등 다양한 방식으로 레지스터를 구현할 수 있다.
4. 1. 구현 기술
레지스터는 다음 기술을 사용하여 구현될 수 있다.4. 2. 내부 레지스터
소프트웨어로 읽고 쓸 수 있는, "프로그래머가 볼 수 있는" 레지스터 외에도, 많은 칩은 상태 머신 및 파이프라인에 사용되는 내부 레지스터를 가지고 있다.[1] 예를 들어, 등록된 메모리가 있다.[1]5. 표준
SPIRIT IP-XACT와 DITA SIDSC XML은 메모리 맵 레지스터에 대한 표준 XML 형식을 정의한다.[4][5][6]
5. 1. XML 형식
SPIRIT IP-XACT와 DITA SIDSC XML은 메모리 맵 레지스터에 대한 표준 XML 형식을 정의한다.[4][5][6]5. 2. 자동화 도구
상업용 설계 도구는 하드웨어 기술 언어를 사용한 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어 검증, 테스트 및 문서화를 위한 메모리 맵 레지스터 사양 및 코드 생성을 단순화하고 자동화한다.참조
[1]
서적
Hardware And Software Of Personal Computers
https://books.google[...]
New Age International
2012-09-10
[2]
웹사이트
Microsoft MVP: If every hardware engineer just understood that... …write-only registers make debugging almost impossible
http://www.microsoft[...]
[3]
간행물
Microsoft "Guidelines for Bus and Device Specifications"
http://www.microsoft[...]
[4]
웹사이트
blog entry on IP-XACT format
http://www.registerb[...]
2009-03-17
[5]
웹사이트
IP-XACT Schema... see component XSD
http://www.spiritcon[...]
[6]
웹사이트
DITA Semiconductor register spec
http://wiki.oasis-op[...]
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