ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH LAB 3 A MIPS 32-BIT SINGLE - CYCLE CPU

Trang 1

ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH

LAB 3: A MIPS 32-BIT

SINGLE - CYCLE CPU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Nhóm 2

Trang 3

I GiỚI THIỆU:

ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28

 Thiết kế bộ xử lý trung tâm MIPS chu kì đơn 32-bit

thực hiện các lệnh:

ADD, SUB, SLT, JR, LW, SW, BNE, XORI, J

 Các cổng logic không có quá 4 ngõ vào, với delay 50ps.

 Các khối điều khiển logic có thể dùng cấu trúc lệnh

behavioral.

Trang 5

Lệnh loại I:

BNE rs, rt, imm16: if (Reg[rs] != Reg[rt]) PC = PC + 4 +

Sign_ext(Imm16)<<2 else PC = PC + 4

LW rt, imm16(rs): Reg[rt] = Mem[Reg[rs] + Sign_ext(Imm16)]

SW rt, imm16(rs): Mem[Reg[rs] + Sign_ext(Imm16)] = Reg[rt]

XORI rt, rs, imm16: Reg[rt] = Reg[rs] XOR Zero_ext(Imm16)

Các câu lệnh:

Trang 6

Lệnh loại Jump:

J target: PC = { PC[31:28], target, 00 }

Các câu lệnh:

Trang 7

1 Các khối cơ bản:

a Khối tìm và lấy lệnh

+ Bộ nhớ lệnh (Instruction memory)

+ Thanh ghi PC (Program Counter)

II XÂY DƯNG CPU:

Nhóm 28

Trang 9

1 Các khối cơ bản:

b File thanh ghi 32 bit (RegFile)

Nhóm 28

Trang 12

2 Bổ sung Datapath

 Lệnh loại R:

 Lấy dữ liệu từ 2 thanh ghi Rs và Rt của RegFile,

 Đưa vào khối tính toán ALU

 Đưa kết quả tính toán vào thanh ghi Rd của RegFile

 Riêng lệnh JR thì chỉ cần lấy dữ liệu từ RegFile để thay đổi

thanh ghi PC

Nhóm 28

Trang 14

 Lệnh loại I:

 Lấy dữ liệu từ thanh ghi Rs của RegFile

 Mở rộng dấu cho 16bit immediate

 Đưa vào khối tính toán ALU

 Kết quả tính toán đưa về thanh ghi Rd của RegFile hoặc

làm địa chỉ truy cập vào bộ nhớ dữ liệu ( lw và sw)

Nhóm 28

Trang 15

 Bộ Mux chọn ngõ vào thứ 2 cho bộ ALU

 Bộ Mux chọn giá trị ghi về thanh ghi Rt

 Bộ dịch trái 2 bit ( phép nhân với 4)

Nhóm 28

Trang 16

Nhóm 28

Trang 17

 Lệnh nhảy:

• Nhảy có điều kiện: BNE

• Nhảy không điều kiện: J, JR

Bổ sung:

 Các bộ Mux chọn địa chỉ cho lệnh tiếp theo.

 Các bộ cộng

Nhóm 28

Trang 18

PC = PC + 4

Nhóm 28

Trang 19

Lệnh BNE (Brand if not equal)

Nhóm 28

Trang 20

Lệnh JUMP

Nhóm 28

Trang 21

Lệnh JR

Nhóm 28

Trang 22

3 Các khối điều khiển:

a Khối điều khiển trung tâm (ControlUnit):

Tạo ra các tín hiệu điều khiển:

Nhóm 28

Trang 23

Bảng giải mã khối điều khiển trung tâm:

Nhóm 28

Trang 24

Bảng giá trị điều khiển của khối ALU Control

b Khối điều khiển ALU (ALU_ControlUnit):

Tạo ra tín hiệu điều khiển bộ tính toán ALU:

Nhóm 28

Trang 25

c Khối điều khiển lệnh JR (JR_ControlUnit)

- Nếu ALUOp = 10 (R-type) và Function = 001000

=> JRControl = 1

Ngược lại JRControl = 0

d Tín hiệu điều khiển lệnh BNE (Bne_Control)

- Nếu Branch = 1 và ZeroFlag = 0

=> Bne_Control = 1 Ngược lại Bne_Control = 0

Nhóm 28

Trang 26

Sơ đồ khối tổng quát

Nhóm 28

Trang 27

III MÔ PHỎNG

Trang 29

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,25 MB