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어둠에다크

DMW — Mon, 21 Jul 2008 20:35:54 +0900

낭독 - 레무리아, 디씨 고전게임 갤러리 :
http://gall.dcinside.com/list.php?id=game_classic&no=126602&page=1

크리에이티브 커먼즈 라이선스

이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-동일조건변경허락 2.0 대한민국 라이선스에 따라 이용하실 수 있습니다.

D-Processor Interuppt Simulation

DMW — Sat, 5 Jul 2008 18:30:05 +0900

D 프로세서의 인터럽트 처리를 시뮬레이션해본 결과다. 위에 보이는 3개의 시그널중 첫번째는 클럭을 나타내고, 두번째는 프로그램 카운터의 내용을 말한다. 마지막 세번째 시그널이 인터럽트다. 시뮬레이션에 사용된 프로그램은 0x0003번지에서 0x0000으로 무조건 분기하도록 되어있고 0x0002번지에서 인터럽트를 활성화 시킨다. ISR은 0x0000으로 설정되어있다.

두번째 인터럽트가 걸릴때 0x0001번지에서 정상적인 프로그램 흐름과 다르게 0x0000으로 점프하는것을 볼 수 있다. 인터럽트 서비스 루틴으로 점프가 확실히 되는걸 알 수 있다.

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원래 이 밑에다 외부 타이머를 붙여서 만든 초시계를 회로도랑 보드에 합성해서 돌아가는 모습을 올리려고 했는데....D모 사이트에 올려놨던 자료가 삭제되는 바람에 귀차나서 관뒀심 -_-;;

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D-Processor Architecture

DMW — Sat, 5 Jul 2008 18:08:32 +0900

D-Processor Architecture

@ 특징
D-Processor는 단순한 구조를 가진 16비트 RISC로 16비트 어드래스 버스와 16비트 데이터 버스를 갖고있다. 프로그램 메모리와 데이터 메모리가 분리된 구조 즉, 하버드 아키택쳐를 사용하고 있고 주소는 워드단위(16비트)로 주어진다.

따라서 128Kb의 주소공간을 가진다 (프로그램 메모리 128Kb, 데이터 메모리 128Kb). 모든 명령어는 16비트로 고정된 길이를 가지고, 메모리 접근은 로드 LD, 스토어 ST, 하위 바이트 스토어 STB의 세가지만을 제공한다.

대부분의 연산은 내부 레지스터에 의해서 이루어 지며, D-Processor는 8개의 범용 레지스터를 제공하고 있다. 주소모드는 5가지가 제공되며 단순하지만 서브루틴의 호출과 리턴을 구현하는 명령어가 제공되고 있다. 또한 인터럽트의 처리도 가능하다. 전체 인스터럭션 사이클이 한 클럭에 실행되는 싱클 사이클 익스큐션을 구현하고 있다.

more..

@ 레지스터

D -Processor는 R0~R7까지의 범용 레지스터 8개를 제공하고 있다. 이중 R0 레지스터는 읽기전용으로 사용되며 항상 상수값 0을 출력한다. 특수 목적 레지스터로는 프로그램 카운터를 저장하기 위한 PC(Program Counter; 16비트), 인터럽트 서비스 루틴의 주소를 저장하기 위한 ISR(Interrut Service Routine; 16비트), 예외 처리를 위해 PC를 백업하는 EPC(Effective Program Counter; 16비트), 인터럽트 인에이블 플랙을 저장하기 위한 IF(Interrupt Flag; 1비트)가 있다.

@ 주소 모드

Register Mode : 명령어에 지정된 레지스터의 값이 피연산자가 된다.
Immediate Mode : 명령어에 지정된 상수값이 피연산자가 된다.
PC-Relative Mode : 현제 PC + 1 + 명령어에 지정된 상수값이 유효 주소가 된다.
Register-indirect Mode : 명령어에 지정된 레지스터의 값이 우효 주소가 된다.
Pseude Absolute Mode : 명렁어에 지정된 상수값이 유효 주소가 된다.

4 스태이지 파이프라이닝을 구현할 계획에 있으며컨트롤 해저드는 정적 분기 예측 기법과 분기 최적화 기법을 사용해 하드웨어적으로 회피할 것이며, 데이터 해저드 역시 데이터 포워딩 기법을 사용해 하드웨어적으로 제거할 예정이다. <- 현재까지는 미구현사항.

@ 명령어 포멧

R-Format
opcode(3) | DR(3) | SA(3) | SB/SHT(3) | F1(4)

R-Format은 주로 산술, 논리 연산 명령어와 쉬프트 명령어를 위한 포멧이다.

I7-Format
opcode(3) | DR(3) | SA(3) | imm7(7)

I7-format는 2개의 피연산자중 하나가 7비트 즉치값인 경우를 위한 포멧이다. 명령어에 따라 부호 확장을 하기도 한다.

I8-Format
opcode(3) | DR(3) | F2(2) | imm8(8)

I8-format는 8비트 상수 값을 즉치값으로 지정할 필요가 있을 경우에 사용하는 포멧이다. 이 8비트값을 16비트로 확장하여 사용한다.

J-Format
opcode(3) | Addr(13)

무조건 분기 명령어인 JAL에 사용되는 포멧이다. JAL은 Pseude Absolute 주소모드로 EA를 계산해서 분기하는데, 명령어에서 주어진 13비트에 현제 PC값의 MSB 3비트를 덧붙여 EA를 얻는다. 이렇게 함으로 128KB의 주소공간을 8개의 세그먼트로 분할했을대각 세그먼트 내에서는 절대 주소로 분기할 수 있다.

산술 연산 명령어

ADD DR, SA, SB
Reg[DR] = Reg[SA] + Reg[SB]
SUB DR, SA, SB
Reg[DR] = Reg[SA] - Reg[SB]
ADI DR, SA, imm7
Reg[DR] = Reg[SA] + SignExtend(imm7)
ADIU DR, SA, imm7
Reg[DR] = Reg[SA] + ZeroExtend(imm7)
LSL DR, SA, SHT
Reg[DR] = Reg[SA] << SHT
LSR DR, SA, SHT
Reg[DR] = 0 || (Reg[SA] >> SHT)
ASR DR, SA, SHT
Reg[DR] = MSB || (Reg[SA] >> SHT)
LDI DR, imm8
Reg[DR] = ZeroExtend(imm8)할
LUI DR, imm8
Reg[DR] = imm8 << 8
ORI DR, imm8
Reg[DR] = Reg[DR] | ZeroExtend(imm8)

LUI와 ORI 명령어를 사용해서 16비트 즉치값을 메모리 접근없이 레지스터에 저장할 수 있다.

논리 연산 명령어
XOR DR, SA, SB
Reg[DR] = Reg[SA] xor Reg[SB]
AND DR, SA, SB
Reg[DR] = Reg[SA] and Reg[SB]
OR DR, SA, SB
Reg[DR] = Reg[SA] or Reg[SB]
SLT DR, SA, SB
if Reg[SA] < Reg[SB]
Reg[DR] = 1
else
Reg[DR] = 0
SLE DR, SA, SB
if Reg[SA] <= Reg[SB]
Reg[DR] = 1
else
Reg[DR] = 0
NOT DR, SA
Reg[DR] = not Reg[SA]
ORI DR, imm8
Reg[DR] = Reg[DR] | ZeroExtend(imm8)
ANI DR, imm8
Reg[DR] = Reg[DR] and ZeroExtend(imm8)

R1 > R2인 경우 L2로 분기하는 프로그램은 다음과 같이 2개의 명령어로 작성할 수 있다.
if(R1 > R2) goto L2;
SLT R3, R2, R1
BNZ R2, L2

분기 명령어
JR DR, SA
PC = Reg[SA], Reg[DR] = PC + 1
BZ DR, imm8
PC = PC + 1 + SignExtend(imm8)
BNZ DR, imm8
if DR == 0
PC = PC + 1 + SignExtend(imm8)
BPOS DR, imm8
if DR > 0
PC = PC + 1 + SignExtend(imm8)
BNEG DR, imm8
if DR < 0
PC = PC + 1 + SignExtend(imm8)
JAL ADDR
PC = PC[15..13] || ADDR, Reg[7] = PC + 1

JAL 명령어를 사용해서 분기를 하게되면 PC + 1을 Reg[7]로 백업하기 된다. 이를 이용해 JAL과 JR 명령어로 프로시져 콜을 구현할 수있다. 프로시져 콜은 JAL명령어를 사용하고 원래의 프로그램 흐름으로 돌아올때 JR 명령어를 사용한다.

func()
JAL addr_of_func

func()
{
.
some operation
.
return
JR R7
}

메모리 접근 명령어
LD DR, SA
Reg[DR] = Mem[SA]
ST SA, SB
Mem[Reg[SA]] = Reg[SB]
STB SA, SB
Mem[Reg[SA]][7..0] = Reg[SB][7..0]

기타 명령어
SISR SA
ISR = Reg[SA]
EIF
Enable Interrupt
CIF
Disable Interrupt
RTI
PC = EPC, Enable Interrupt

인터럽트가 활성화 되어 있을때 인터럽트가 걸리면 PC를 EPC로 백업하고 ISR 레지스터에 지정된 주소로 분기한다. 인터럽트 서비스가 끝나고 RTI 명령을 만나면 EPC에 백업된 주소로 복귀하면서 다시 프로그램이 수행된다. 인터럽트 루틴으로 분기하면서 인터럽트는 비활성화되고 복귀하면서 활성화 된다. D프로세서는 중첩된 인터럽트를 지원하지 않는다.

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현재는 모든 인스트럭션이 구현되어 있는 상태고 Altera Cyclone II 2C35 FPGA에서 50Mhz로 작동되는걸 확인해 보았다.

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패터닝을 이용한 아스키 아트의 구현

DMW — Wed, 25 Jun 2008 23:23:00 +0900

아스키 아트란 디지털 간색 기법중의 하나인 패터닝의 일종으로 볼 수 있다. 간단하면 말하면 입력 영상의한 필셀에 대응되는 패턴이 아스키 문자의 하나인 것을 말한다. 그럼 패터닝이 무었인지 알아보자. 아래에 설명은 08년 1학기에 내가 제출했던 보고서에서 주워왔다.

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patterning

패터닝은 출력 장치의 공간 해상도가 원시 영상보가 좋을 때 흔히 사용되는 기법이다. 각색 셀의 해상도가 화소해상도가 같다고 할지라도, 화소 하나는 16개의 도트로 표현된다.

따라서 한 픽셀과 대응되는 16개의 도트를 입력 화소와 비슷하게 보일 수 있도록 어떤 패턴을 갖도록 해야할 필요가 있다. 이때 패턴의 선택이 잘 못되면 의도하지 못한 영상을 출력하게 된다. 한 명도값을 어떤 패턴으로 프린트되도록 셜정하였다면 이보다 강한 명도값은 그 패턴에서 설정된 셀들을 모두 포함하는 패턴을 가져야 한다.이를 성장 연속 growth sequence 라 한다.

하나의 블록(16개의 도트)는 각각의 유일한 명도값을 표현할 것임으로 이를 위해서 입력 영상의 화소값을 양자화할 필요가 있다. 다음과 같은 경우 입력 화소의 값을 15(255 / 17)로 나누어 줌으로 쉽게 해결할 수 있다. 이로서 화소값은 0에서 17까지의 값을 갖게 된다. 출력되는 영상은 양자화된 화소를 하나의 출력 패턴에 사상 시킴으로 생성된다.

설명 끝
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아스키 아트의 구현은 입력 영상의 한 픽셀의 밝기값에 대응되는 패턴(아스키 문자)으로 대치하는 것임으로 패터닝 기법으로 쉽게 구현할 수 있다.

패터닝 기법은 입력 영상의 한 픽셀을 4x4(내 구현에서는 7x7)의 패턴으로 대치함으로 출력 영상은 가로, 세로 4배(7배)로 크기가 커진다. 출력 영상의 크기를 입력 영상과 같게 하기 위해서는 입력 영상을 축소 한 상태에서패터닝을 적용하면 된다. 이를 위해서 subsampling등의 여러가지 기법을 적용할 수 있다.

위의 설명에서는 밝기값이 0~255 사이의 값을 갖고 출력 패턴이 17가지 임으로 15로 입력 영상의 밝기값을 나누 줬지만 출력 패턴이 17가지보다 많거나 적을경우 이를 적절히 조절하여 구현하면 된다.

마지막으로 출력 영상이 8비트 그래이 일경우 사용한 아스키 문자 패턴을 소개하고 포스팅을 마치겠다. 이 패턴은 노가다를 통해서 구해냈다. -_-;;

@GE9DX5WKkyezui:,.

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