Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH LAB 3 A MIPS 32-BIT SINGLE - CYCLE CPU
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 MỤC LỤC I. GiỚI THIỆU II.XÂY DỰNG CPU III.MÔ PHỎNG ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 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. Các câu lệnh: Lệnh loại R: ADD rd, rs, rt: Reg[rd] = Reg[rs] + Reg[rt]. JR rs: PC = Reg[rs]. SLT rd, rs, rt: If (Reg[rs] < Reg[rt]) Reg[rd] = 00000001(16) else Reg[rd] = 0000000016. SUB rd, rs, rt: Reg[rd] = Reg[rs] – Reg[rt]. ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 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: ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 Lệnh loại Jump: J target: PC = { PC[31:28], target, 00 } Các câu lệnh: ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 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 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 1. Các khối cơ bản: a. Khối tìm và lấy lệnh. II. XÂY DƯNG CPU: Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 1. Các khối cơ bản: b. File thanh ghi 32 bit (RegFile) II. XÂY DƯNG CPU: Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 1. Các khối cơ bản: c. Bộ ALU II. XÂY DƯNG CPU: Nhóm 28 [...]... cộng ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath PC = PC + 4 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh BNE (Brand if not equal) ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh JUMP ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh JR ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 II XÂY DƯNG CPU: 3 Các khối điều khiển: a Khối điều khiển trung tâm (ControlUnit): Tạo ra các tín hiệu... Lệnh loại R: ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU CẤUTRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh loại I: Lấy dữ liệu từ thanh ghi Rs c a RegFile Mở rộng dấu cho 16bit immediate Đ a vào khối tính toán ALU Kết quả tính toán đ a về thanh ghi Rd c a RegFile hoặc làm đ a chỉ truy cập vào bộ nhớ dữ liệu ( lw và sw) ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh loại I:... khiển: - RegWrite - RegDst - ALUSrc - ALUOp - MemRead ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH - MemWrite MemtoReg Branch Jump SignZero Nhóm 28 Bảng giải mã khối điều khiển trung tâm: ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 II XÂY DƯNG CPU: 3 Các khối điều khiển: b Khối điều khiển ALU (ALU_ControlUnit): Tạo ra tín hiệu điều khiển bộ tính toán ALU: Bảng giá trị điều khiển c a khối ALU Control ĐỒ ÁN CẤU CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TRÚC... CPU: 1 Các khối cơ bản: d Bộ nhớ dữ liệu ĐỒ ÁN CẤU CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh loại R: Lấy dữ liệu từ 2 thanh ghi Rs và Rt c a RegFile, Đ a vào khối tính toán ALU Đ a kết quả tính toán vào thanh ghi Rd c a RegFile Riêng lệnh JR thì chỉ cần lấy dữ liệu từ RegFile để thay đổi thanh ghi PC ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh loại R: ĐỒ... TÍNH ĐỒ ÁN TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 II XÂY DƯNG CPU: 3 Các khối điều khiển: 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 ĐỒ ÁN CẤUCẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28... thanh ghi đích Rd hoặc Rt Bộ mở rộng dấu 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) ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 2 Bổ sung Datapath Lệnh nhảy: • Nhảy có điều kiện: BNE • Nhảy không điều kiện: J, JR Bổ sung: Các bộ Mux chọn đ a chỉ cho lệnh tiếp theo Các bộ cộng ĐỒ ÁN CẤU... DƯNG CPU: Sơ đồ khối tổng quát ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 III MÔ PHỎNG ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Nhóm 28 III MÔ PHỎNG Đ a chỉ ( thập phân) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 Lệnh Xori $1, $0, 0x0010 Xori $2, $0, 0x001F Sw $1, 0x00($0) Sw $2, 0x04($0) Add $3, $1, $2 Bne $1,$2, 0x01 Add $7, $3, $2 Sub $4, $1, $2 J 0x 0A Lw $12,0x00($0) Lw $5 , 0x00($0) Lw $6 , 0x04($0) Slt $7, $1, $2 Jr $0 Mã máy. .. 00000000000 100011 00000 00101 00000000 00000000 100011 00000 00110 00000000 00000100 000000 00001 00010 00111 00000 101010 000000 00000 00000 00000 00000 001000 Nhóm 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG . thanh ghi PC Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 2. Bổ sung Datapath ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH Lệnh loại R: Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 2. Bổ sung Datapath Lệnh loại I: Lấy. 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 MỤC LỤC I. GiỚI THIỆU II.XÂY DỰNG CPU III.MÔ PHỎNG ĐỒ ÁN CẤU. Thanh ghi PC (Program Counter) II. XÂY DƯNG CPU: Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH 1. Các khối cơ bản: a. Khối tìm và lấy lệnh. II. XÂY DƯNG CPU: Nhóm 28 ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN CẤU TRÚC MÁY