[컴퓨터 구조] 명령어(Instruction)[4] - 논리 연산 명령어

 

 

 

 

 

 

🧐 논리 연산 명령어

논리 연산의 종류로는 Shift 연산과, 비트별 AND, OR, XOR, NOT 의 연산이 존재합니다.

 

이번 글에서는 이러한 논리 연산 명령어들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

RISC-V의 논리 연산 명령어들

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

🧐 Shift 연산

Shift 명령어는 워드 내의 모든 비트를 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동시키고,

이동 후 빈자리는 0으로 채우는 명령어입니다.

 

예를 들어서 x19 레지스터에 다음과 같은 값이 있다고 가정하면

$00000000 \;\;00000000 \;\;00000000 \;\;0000$$1001_2 \;\;$$ = 9_{10} $

 

 

왼쪽으로 4번 Shift 시키는 명령어를 실행시키면 다음과 같아집니다.

$00000000 \;\; 00000000 \;\; 00000000 \;\; $$1001$$0000_2 \;\; = 144_{10} $

 

 

 

RISC-V에서 Shift 명령어의 이름은 다음과 같습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⭐️ 논리 쉬프트와 산술 쉬프트

위의 표를 보면 알 수 있듯이 우측 쉬프트 연산에는 논리 쉬프트와 산술 쉬프트가 있습니다.

 

논리 쉬프트는 왼쪽 빈 공간을 부호에 상관없이 0으로 채우지만,

산술 쉬프트는 왼쪽 빈 공간을 부호 비트로 채웁니다.

 

 

 

예를 들어 

10011을 우측 논리 쉬프트로 2칸 움직이면 00100인데 반하여,

산술 쉬프트로 1칸 움직이면 11100 입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⭐️ R format Shift 연산

funct7	rs2	rs1	funct3	rd	opcode
7 bits	5 bits	5 bits	3 bits	5 bits	7 bits

 

rs2에 얼마만큼 shift할 것인지가 주어집니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⭐️ I format Shift 연산

funct6	immediate	rs1	funct3	rd	opcode
6 bits	6 bits	5 bits	3 bits	5 bits	7 bits

 

immediate 필드에 얼마만큼 shift할 것인지가 주어집니다.

 

 

이전 글에서 살펴본 I- 타입 형식과 조금 달라진 부분이 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

기존에는 12비트의 immediate 필드가 있었는데,

지금은 6비트의 funct6 필드와 6비트의 immediate 필드가 있는 것을 알 수 있습니다.

 

 

 

이러한 이유는 64비트 레지스터를 64( $2^6$ )자리 이상 자리이동 하는 것은 쓸모가 없기 때문에

I- 타입 형식의 12비트 immediate 필드 중 하위 6비트만 사용하고 ( 0 ~ 63 )

나머지 6비트는 추가적인 opcode 필드로 재사용하는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

🧐 NOT 연산

NOT 연산은 피연산자 하나를 받아서 피연산자의 비트가 1이면 결과가 0으로, 0이면 결과를 1로 만드는 연산자입니다.

 

 

AND, OR 연산처럼 피연산자가 3개(소스 2개와, 목적지 1개)인 다른 논리 연산 명령어들과 달리

NOT 논리 연산 명령어는 피연산자가 2개(소스 1개와, 목적지 1개)입니다.

 

 

RISC-V 설계자들은 3개의 피연산자 형식을 유지하기 위해서 NOT 대신 XOR(exclusive OR)명령어를 포함시켰습니다.

 

NOT 연산의 결과는 11111....1111 과 XOR 연산을 한 결과와 동일하므로, XOR을 통해 NOT 연산을 수행할 수 있습니다.