데이터패스

데이터패스(datapath)는 산술 논리 장치(ALU) 또는 곱셈기와 같은 데이터 처리 연산을 수행하는 함수 장치들의 모음과 프로세서 레지스터 및 버스를 일컫는다.^[1] 이는 제어 장치와 함께 중앙 처리 장치(CPU)를 구성한다.^[1] 멀티플렉서를 사용하여 두 개 이상의 데이터패스를 연결하여 더 큰 데이터패스를 만들 수 있다.

데이터패스는 ALU, 레지스터 집합, 그리고 이들 간의 데이터 흐름을 허용하는 CPU의 내부 버스들로 이루어진다.^[2]

단일 버스를 중심으로 구성된 마이크로아키텍처 데이터패스

CPU의 가장 단순한 설계는 하나의 공통 내부 버스를 사용한다. 효율적인 덧셈을 위해서는 약간 더 복잡한 세 개의 내부 버스 구조가 필요하다.^[3] 상대적으로 단순한 많은 CPU는 ALU의 2개 입력과 1개 출력에 연결된 2-읽기, 1-쓰기 레지스터 파일을 가지고 있다.

1990년대 후반에는 재구성 가능 데이터패스—프로그래머블 패브릭을 사용하여 런타임에 용도를 변경할 수 있는 데이터패스—영역에서 연구가 증가했는데, 이러한 설계는 더 효율적인 처리뿐만 아니라 상당한 전력 절감도 가능하게 하기 때문이다.^[4]

데이터패스를 포함하는 유한 상태 기계

데이터패스를 포함하는 유한 상태 기계(FSMD)는 프로그램 흐름을 제어하는 유한 상태 기계와 데이터패스를 결합한 수학적 추상화이다. 이는 디지털 회로 또는 컴퓨터 프로그램을 설계하는 데 사용될 수 있다.^[5][6]

FSMD는 본질적으로 명령문이 상태로 스케줄링되어 더 복잡한 상태 다이어그램을 초래하는 순차 프로그램이다. 여기서 프로그램은 상태와 아크가 산술 표현식을 포함할 수 있고, 이 표현식은 외부 입력 및 출력뿐만 아니라 변수도 사용할 수 있는 복잡한 상태 다이어그램으로 변환된다. FSMD 추상화 수준은 종종 레지스터 전송 수준이라고 불린다.

FSM은 변수나 산술 연산/조건을 사용하지 않으므로 FSMD는 FSM보다 더 강력하다. FSMD는 표현력 면에서 튜링 기계와 동등하다.