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如何实现MIPS32架构CPU设计?

如何实现MIPS32架构CPU设计?

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郭佳

2022-2-16 11:25:09
(1)存储器按字节编址
(2)可用寄存器32个,宽度32位
(3)RISC架构
一、指令格式与指令集:指令字长固定为32位,寄存器型寻址,指令中给出寄存器号。
1.R型指令
操作数和保存结果均通过寄存器进个;
op:操作码,所有R型指令中都全为0;
rs:寄存器编号,对应第1个源操作数;
rt:寄存器编号,对应第2个源操作数;
rd:寄存器编号,据此保存结果;sa:常数,在移位指令中使用;
func:功能码,指定指令的具体功能;
2.I型指令
操作数中涉及立即数,结果保存到寄存器;
op:标识指令的操作功能;
rs:弟1个源操1作数,是寄存器操作数;
rt:目的寄存器编号,用来保存运算结果;
imm:第2个源操作数,立即数;
imm为数值型数据时为带符号扩展,imm为逻辑性数据时为无符号扩展
3.J型指令
实现无条件转移;op:确定指令的功能;
address:转移目标地址的偏移量字段;
二、寻址方式
在MIPS32指令集中,不会单设寻址方式说明字段,通过op字段和func字段(针对R型指令)隐含说明。
R型指令:由op和func字段共同隐含说明当
前的寻址方式。
I型和J型指令:由op字段隐含说明当前
的寻址方式。
※CPU执行1条指令的步骤:
①取指令
根据PC,从存储器中取出指令,同时PC
自动加4。
②取操作数
根据指令中操作数字段,选择读取寄存器
暑或立即数,
送ALU(运算器)。
③分析指令
将指令中的操作码送控制器,分析指令的功能,产生相应的控制信号。
④执行指令
ALU根据控制器产生的控制信号完成指令规定的操作,并保存结果、修改PC。
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