Modül 14: Tek Döngülü Veri Hattı

🖥️ Bilgisayar Mimarisi 📖 Okuma Süresi: ~20 dk

Datapath Bileşenleri

PC: Program Counter
Instruction Memory: Komut belleği
Register File: 32 register
ALU: Aritmetik/Lojik birim
Data Memory: Veri belleği

Komut Yürütme Aşamaları

IF: Instruction Fetch
ID: Instruction Decode
EX: Execute (ALU)
MEM: Memory Access
WB: Write Back

Kontrol Sinyalleri

Sinyal	Açıklama
ALUSrc	ALU B girişi: 0=rs2, 1=imm
MemtoReg	Register'a yazılacak: 0=ALU, 1=Mem
RegWrite	Register yazma izni
MemRead	Bellekten okuma
MemWrite	Belleğe yazma
Branch	Dallanma komutu

Tek Döngü Avantaj/Dezavantaj

Avantaj: CPI = 1 (her komut 1 döngü)

Dezavantaj: Saat periyodu en yavaş komuta göre belirlenir

Soru 1: Tek döngülü işlemcide CPI değeri kaçtır?

A) 1

B) 5

C) Değişken

D) 0

Soru 2: IF aşamasında ne yapılır?

A) Komut bellekten getirilir

B) ALU işlemi yapılır

C) Belleğe yazılır

D) Register okunur

Soru 3: ALUSrc=1 ne anlama gelir?

A) ALU B girişi = rs2

B) ALU B girişi = immediate

C) ALU devre dışı

D) Bellek okuma

Soru 4: Load komutu hangi aşamaları kullanır?

A) IF, ID, EX, MEM, WB (hepsi)

B) Sadece IF, ID, EX

C) Sadece IF, ID, MEM

D) Sadece MEM, WB

Soru 5: Tek döngülü tasarımın dezavantajı nedir?

A) Çok karmaşık

B) Uzun saat periyodu (en yavaş komuta göre)

C) CPI > 1

D) Register sayısı az

IF (Instruction Fetch)

Çevirmek için tıkla

Komutu instruction memory'den getir. PC değeri adres olarak kullanılır, PC+4 hesaplanır.

ID (Instruction Decode)

Çevirmek için tıkla

Komutu çöz, opcode'a göre kontrol sinyallerini üret, register file'dan değerleri oku.

EX (Execute)

Çevirmek için tıkla

ALU işlemini yap: toplama, çıkarma, mantıksal işlemler. Load/Store için adres hesapla.

MEM (Memory Access)

Çevirmek için tıkla

Load: Bellekten oku. Store: Belleğe yaz. R-type komutlarda kullanılmaz.

WB (Write Back)

Çevirmek için tıkla

Sonucu hedef register'a (rd) yaz. Store ve branch komutlarında kullanılmaz.

RegWrite sinyali

Çevirmek için tıkla

1: Register file'a yazma izni var. 0: Yazma yok (Store, Branch). R-type ve Load için 1 olur.