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31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析

  • 说在前面

开发环境：Vivado

语言：Verilog

cpu框架：Mips

控制器：组合逻辑

 鸽鸽鸽。。。

  • 指令分析流程
  1. 确定一条指令所需要的具体操作 
  2. 分析该条指令涉及的部件
  3. 确定各个部件的输入输出关系
  4. 画出数据通路图 

以ADD为例

首先我们需要根据PC从指令集合中取出这条指令，然后将两个操作数相加 R[rd]→R[rs]+R[rt] ，最后将PC+4，指向下一条指令；

涉及部件：PC寄存器、指令存储器、寄存器、ALU

输入输出关系：

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第1张图片

数据通路图：

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第2张图片

 

  • 31条指令分析 

NPC：即PC+4，可以使用简单的加法实现                           PC：指令计数器

IMEM：指令存储器                                                               ADD8：加8操作

RegFiles：寄存器堆                                                             EXTn：将n位扩展

IR：指令寄存器                                                                     MUX：多路选择器

DMEM：数据存储器

下面东西太多了，我把总结放这里吧。 

在分析指令的时候一定要参考详细的指令说明，在上一篇中有，这样可以帮助理解指令过程；

这31条指令看似很多（其实真的很多），但是里面还是有很多是相似的，所以数据通路图几乎一样；

比较难的几条指令：lw、sw、jal、beq

建议自己分析一遍（很重要）

下一篇将分析两张很大很大的表格，指令操作时间表以及整体数据输入输出关系表，这两张表对于整体的数据通路的设计以及控制器设计十分重要！！！

  • add

格式：add rd, rs, rt

描述：rd ← rs + rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第3张图片

  • addu

格式：addu rd, rs, rt

描述：rd ← rs + rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第4张图片

  • sub 

格式：sub rd, rs, rt

描述：rd ← rs - rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第5张图片

  • subu

格式：subu rd, rs, rt

描述：rd ← rs - rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第6张图片

  •  and

格式：and rd, rs, rt

描述：rd ← rs and rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第7张图片

  •  or

格式：or rd, rs, rt

描述：rd ← rs or rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第8张图片

 

  •  xor

格式：xor rd, rs, rt

描述：rd ← rs xor rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第9张图片

  •  nor

格式：nor rd, rs, rt

描述：rd ← rs nor rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第10张图片

 

  •  slt

格式：slt rd, rs, rt

描述：rd ← (rs < rt); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT1

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第11张图片

  • sltu

格式：sltu rd, rs, rt

描述：rd ← (rs < rt); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT1 

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第12张图片

  • sll

格式：sll rd, rt, sa

描述：rd ← rt << sa (logical); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、Ext5 

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第13张图片

  •  srl

格式：srl rd, rt, sa

描述: rd ← rt >> sa (logical); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、Ext5

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第14张图片

  •  sra

格式：sra rd, rt, sa

描述: rd ← rt >> sa (arithmetic); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、Ext5

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第15张图片

  • sllv

格式：sllv rd, rt, rs

描述：rd ← rt << rs [4:0] (logical); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT5 

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第16张图片

  •  srlv

格式：srlv rd, rt, rs

描述：rd ← rt >> rs [4:0] (logical); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT5

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第17张图片

  •  srav

格式：srav rd, rt, rs

描述：rd ← rt >> rs [4:0] (arithmetic); PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT5

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第18张图片

  • jr

格式：jr rs

描述：PC ← rs; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles 

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第19张图片

  •  addi

格式：addi rt, rs, immediate

描述：rt ← rs + immediate; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第20张图片

  •  addiu

格式：addiu rt, rs, immediate

描述：rt ← rs + immediate; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第21张图片

  •  andi

格式：andi rt, rs, immediate

描述：rt ← rs and immediate; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第22张图片

  •  ori

格式：ori rt, rs, immediate

描述：rt ← rs or immediate; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第23张图片

  •  xori

格式：xori rt, rs, immediate

描述：rt ← rs xor immediate; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第24张图片

  •  lw

格式：lw rt, offset(base)

描述：rt ← memory[rs + Sign_ext_offset]; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16、DMEM

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第25张图片

  •  sw

格式：sw rt, offset(base)

描述：memory[rs + Sign_ext_offset] ← rt; PC ← NPC (PC + 4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16、DMEM

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第26张图片

  •  beq

格式：beq rs, rt, offset

描述：rs == rt, PC ← NPC + Sign_ext (offset||02)；否则PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT18、ADD

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第27张图片

  •  bne

格式：bne rs, rt, offset

描述：rs != rt, PC ← NPC + Sign_ext (offset||02)；否则PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT18、ADD

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第28张图片

  •  slti

格式：slti rt, rs, immediate

描述：rt ← (rs < immediate); PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16、EXT1

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第29张图片

  •  sltiu

格式：sltiu rt, rs, immediate

描述：rt ← (rs < immediate); PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16、EXT1

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第30张图片

  •  lui

格式：lui rt, immediate

描述：rt ← immediate || 016; PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、EXT16

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第31张图片

  •  j

格式：j target

描述：PC ← PC31-28 || instr_index || 02; PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、ALU、II

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第32张图片

  •  jal

格式：jal target

描述：GPR[31] ← PC + 8；PC ← PC31-28 || instr_index || 02；PC ← NPC(PC+4)

部件：PC、NPC、IMEN、RegFiles、ALU、II、ADD8

31条指令单周期cpu设计(Verilog)-(三)指令分析_第33张图片

 

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    只要将指定的view放在该控件里面，可以该view在不同的状态下显示不同的界面，这对ListView很有用，比如加载界面，空白界面，错误界面。而且这些见面由你指定布局，非常灵活。 PS：ListView虽然可以设置一个EmptyView，但使用起来不方便，不灵活，有点累赘。 <com.kennyc.view.MultiStateView xmlns:android=&qu
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    在早前的kafka版本中（0.8.0），offset是被存储在zookeeper中的。   到当前版本（0.8.2）为止，kafka同时支持offset存储在zookeeper和offset manager（broker）中。   从官方的说明来看，未来offset的zookeeper存储将会被弃用。因此现有的基于kafka的项目如果今后计划保持更新的话，可以考虑在合适
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     非常实用的java比较器，贴上代码： import java.util.HashSet; import java.util.List; import java.util.Set; import net.sf.json.JSONArray; import net.sf.json.JSONObject; import net.sf.json.JsonConfig; i
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    高手们照旧忽略。 想弄个全天朝IP段数据库，找了个今天最新更新的国内所有运营商IP段，copy到文件，用文件函数，字符串函数把玩下。分割出startIp和endIp这样格式写入.txt文件，直接用phpmyadmin导入.csv文件的形式导入。（生命在于折腾，也许你们觉得我傻X，直接下载人家弄好的导入不就可以，做自己的菜鸟，让别人去说吧） 当然用到了ip2long()函数把字符串转为整型数
  • sublime text 3 rust wudixiaotie Sublime Text
    1.sublime text 3 => install package => Rust 2.cd ~/.config/sublime-text-3/Packages 3.mkdir rust 4.git clone https://github.com/sp0/rust-style 5.cd rust-style 6.cargo build --release 7.ctrl
按字母分类： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ其他