Đang tải... (xem toàn văn)
Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ, chương 6 của bài giảng trình bày về Cài đặt bộ vi xử lý MIPS 32bit thu gọn. Tài liệu hữu ích cho các bạn đang theo học và nghiên cứu ngành Công nghệ thông tin.
Mơn học: Kiến trúc máy tính & Hợp ngữ • Datapath – Registers – ALU • Control unit • Stalling: CPU = {Registers, ALU, Control unit, Internal bus} • Lệnh truy xuất nhớ: lw, sw • Lệnh số học – luận lý: add, sub, and, or, slt • Lệnh rẽ nhánh: beq, j Thiết kế xử lý (Datapath Control) cho tập lệnh MIPS thu gọn ? • Bất kỳ câu lệnh muốn thực thi phải qua bước đầu tiên: – Gửi địa lệnh chứa ghi PC (Program counter) đến nhớ lệnh để lấy nội dung câu lệnh từ nhớ – Xác định toán hạng câu lệnh Đọc ghi chứa tốn hạng có địa tương ứng • Các bước phụ thuộc vào nhóm lệnh khác • Tập lệnh MIPS thu gọn có bước thực thi giống nhiều điểm, khác biệt chủ yếu nằm bước thực thi cuối câu lệnh 10 • Làm xây dựng Datapath cho R-format “xài chung” Datapath I J-format? • Cần MUX đóng vai trị data selector để chia sẻ lựa chọn phần tử kiến trúc nhóm lệnh khác • Lưu ý: Hiện xét CPU theo kiến trúc đơn chu kỳ (single cycle) – Mọi câu lệnh thực thi chu kỳ clock 23 24 25 26 • ALU cần tín hiệu điều khiển hoạt động từ ALU Control 27 • Các tín hiệu điều khiển ALU (4 bit): ALU control Input Function 0000 and 0001 or 0010 add 0110 sub 0111 slt 1100 nor 28 Instruction (Control Unit ALU Control) ALU control input (to ALU) Operation ALU Opcode Function lw 00 xx xx xx 0010 (add) sw 00 xx xx xx 0010 (add) beq 01 xx xx xx 0110 (subtract) add (R-type) 10 10 00 00 0010 (add) subtract (R-type) 10 10 00 10 0110 (subtract) and (R-type) 10 10 01 00 0000 (and) or (R-type) 10 10 01 01 0001 (or) slt (R-type) 10 10 10 10 0111 (slt) 29 30 • Trong thực tế khơng sử dụng CPU single-cycle lý do: – Thời gian thực câu lệnh khác Phải chọn chu kỳ hoạt động CPU với chu thu câu lệnh dài ! – Khả trùng lắp phần tử chức cao • Ở CPU đa chu kỳ (multiple-cycle), trình thực thi câu lệnh diễn thành nhiều chu kỳ clock • Một số khác biệt so với single-cycle: – Tinh chỉnh thời gian thực thi câu lệnh theo giản đồ trạng thái 31 32 33 34 35 36 • Sách Petterson & Hennessy: Đọc chương 37 ... ngõ nhập liệu 16-bit – ngõ liệu 32-bit • lw $s1, 4($s0) 4: 16 bit 04: 32 bit (sign-extended) • beq $s0, $s1, target_label target-label: 16 bit target-label: 32 bit (sign-extended) 20 21... Datapath cho R-format “xài chung” Datapath I J-format? • Cần MUX đóng vai trị data selector để chia sẻ lựa chọn phần tử kiến trúc nhóm lệnh khác • Lưu ý: Hiện xét CPU theo kiến trúc đơn chu kỳ... 0110 (subtract) add (R-type) 10 10 00 00 0010 (add) subtract (R-type) 10 10 00 10 0110 (subtract) and (R-type) 10 10 01 00 0000 (and) or (R-type) 10 10 01 01 0001 (or) slt (R-type) 10 10 10 10 0111