中科大计算机组成原理课件11(李曦).pdf

《中科大计算机组成原理课件11(李曦).pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、TheMIPSProcessorImplementation:Datapath&Control“ComputerOrganization&Design”JohnHennessy,DavidPattersonMIPSProcessor•MIPS：无内部锁流水级的微处理器(Microprocessorwithoutinterlockedpipedstages)–尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题•它最早是在80年代初期由Stanford大学的Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。llxx@ustc.edu.cn2MIPS指令格式•100余条指令（Hennessy中33条），共32个

2、通用寄存器•指令格式：定长32位–R-type：arithmeticinstruction–I-type：datatransfer,arithmeticinstruction（如addi）–J-type：branchinstruction(conditional&unconditional)R-typeop(6bits)rs(5bits)rt(5bits)rd(5bits)shamt(5bits)funct(6bits)I-typeop(6bits)rs(5bits)rt(5bits)addr/immediate(16bits)op(6bits)rs(5bits)rt(5bits)addr(1

3、6bits)J-typeop(6bits)addr(26bits)llxx@ustc.edu.cn3AsubsetofcoreMIPSinstructionset•Memory-referenceinstruction（I-type）：lw,sw–lw$s1,100($s2);loadswords,based$s2(rs)–sw$s1,100($s2)I-typeop(6bits)rs(5bits)rt(5bits)addr(16bits)•Arithmetic-logicalinstruction（R-type）：add,sub,and,or–add$t1,$t2,$t3;$t2+$t3->

4、$t1•slt$s1,$s2,$s3（if($s2<$s3)then$s1=1,else$s1=0）R-typeop(6bits)rs(5bits)rt(5bits)rd(5bits)shamt(5bits)funct(6bits)llxx@ustc.edu.cn4AsubsetofcoreMIPSinstructionset(con’t)•Branchinstruction（J-type）:beq,jump–beq为相对寻址：以npc为基准，指令中的target为16位，进行32位有符号扩展后左移两位（补“00”，字对准）。–jump为pseudodirect：指令中的target为26位，

5、而PC为32位。将target左移2位拼装在PC的低28位上，PC高4位保持不变。op(6bits)rs(5bits)rt(5bits)addr(16bits)J-typeop(6bits)addr(26bits)llxx@ustc.edu.cn5位扩展•需求–lw$t1,offset($t2);M($t2+offset)->$t1–beq：以npc为基准，指令中的target为16位，进行32位有符号扩展后左移两位（补00）•位扩展：从较小的数据类型转换成较大的类型–无符号扩展（zeroextension）：高位补0–符号扩展（signextension），补码：高位补1I-typeop(6

6、bits)rs(5bits)rt(5bits)addr(16bits)J-typeop(6bits)rs(5bits)rt(5bits)addr(16bits)MIPS寻址模式1.ImmediateaddressingoprsrtImmediate•立即寻址2.Registeraddressing•寄存器寻址：R-typeoprsrtrd...functRegistersRegister•基址寻址：I-type3.BaseaddressingoprsrtAddressMemory•PC相对寻址Register+ByteHalfwordWord•伪直接寻址（pseudodirect4.PC-re

7、lativeaddressingoprsrtAddressMemoryaddressing）PC+Word–注意：字长32位–26位形式地址左移2位5.Pseudodirectaddressing（字对准），与PC的opAddressMemory高4位拼接PCWordllxx@ustc.edu.cn7Overview•实现不同指令的多数工作都是相同的，与指令类型无关–取指：将PC送往MEM–取数：