MIPS16e指令执行步骤20100409----二.ppt

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1、MIPS16e多周期CPU系统硬件组成控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR、节拍发生器Timing、控制单元CU组成，还用到RA(保存程序断点)。控制器选用硬连线的、多指令周期方案实现。运算器由寄存器组REG、算逻单元ALU组成，还用到4个专用寄存器A、B、D、C、H，分别用于存从REG、MEM取出的数据、ALU结果、中断编码；SP:堆栈指针，T:触发器。整机有主存储器和串口，其地址来自PC或C，写入数据来自寄存器B、A或RA，读出的指令存IR，数据存DR；串口采用与主存统一编址方式处理，需要用到片选、读写命令。系统中还有

2、完成数据来源选择、数据长度扩展、数据移位和三态输出控制功能的电路。MIPS16e多周期CPU系统硬件组成控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR、节拍发生器Timing、控制单元CU组成，还用到RA(保存程序断点)。控制器选用硬连线的、多指令周期方案实现。运算器由寄存器组REG、算逻单元ALU组成，还用到4个专用寄存器A、B、D、C、H，分别用于存从REG、MEM取出的数据、ALU结果、中断编码；SP:堆栈指针，T:触发器。整机有主存储器和串口，其地址来自PC或C，写入数据来自寄存器B、A或RA，读出的指令存IR，数据存DR；

3、串口采用与主存统一编址方式处理，需要用到片选、读写命令。系统中还有完成数据来源选择、数据长度扩展、数据移位和三态输出控制功能的电路。序号指令格式指令编码指令功能寄存器类型的指令，有３地址、有２地址、有１地址这样３种不同的格式1ADDUrxryrz15~11=1c,1~0=01rz←rx+ry2ORrxry15~11=1d,4~0=0crx←rx

4、ry3CMPrxry15~11=1d,4~0=0Aif(rx=ry)T=０，否则=１4MFPCrx15~11=1d,7~0=40rx←PC5SLLrxrysa15~11=06,1~0

5、=00,4-2是sarx←ry<<8ifsa=0否则rx←ry<

6、mmedry←Mem(rx+S_eimmed)转移类型的指令，含条件转移、无条件转移、子程序调用与返回指令10BTEQZimmed15~11=0c,10~0=0immedif(T=0)PC←PC+S_e(immed)11BNEZrximmed15~11=05,7~0=immedif(rx!=0)PC←PC+S_e(immed)12JRrx15~11=1d,7~0=00PC←rx13JRLRrx15~11=1d,7~0=c0PC←rx,RA←PC14JRRA15~11=1d,7~0=40PC←RA典型指令的格式、编码与功能汇总

7、表MIPS16e多周期CPU系统指令执行步骤SifSidSexeSwbSmem把指令的执行过程划分成５个步骤，分别是：取指周期Sif,译码周期Sid,执行周期Sexe,存储器读写周期Smem,数据写回周期Swb。不同类型的指令在2-5个步骤中完成。b,bteqzbtnez,jrracmp,cmpistl,stlu,sltisltui,jr,jrjrbeqz,bnezlw,lw_spsw,sw_sp,sw_ra其他指令001011010100101部件之间的信号传递关系左侧大虚线框内部分在FPGA芯片内部实现，右侧的3个电路在

8、印制电路板上。各类指令在不同周期需要完成的功能周期指令类型取指周期Sif译码周期Sid执行周期Sexe访存周期Smem写回周期Wb转移指令_1IR←MEM[PC]PC←(PC)+1(PC)+immPC←?或RAA←reg[rx]B←reg[ry]转移指令_2PC←?(PC)+imm设置T值的指令MTIH指令A←reg[rx]B←reg[ry](rx)比较(ry)或比较imm,设置T的值IH←(rx)R型指令数据计算、传送、移位并保存结果到CREG←CI型指令数据计算、传送、移位等并保存结果到C访存指令计算内存地址并保存到C写

9、内存或读内存内容到DREG←DMIPS16e多周期CPU指令执行步骤1、欲读指令的地址在PC中，PC的内容送存储器地址引脚，读主存，读出的指令内容送IR；2、PC的内容加1，得到顺序执行时的下一条指令的地址，这是经过ALU部件完成的，计算的结果保存回PC中。在Sif周期完成读取指令的功能M