LoongArch 指令集学习

1 SoC_Lite片上系统结构

LoongArch 指令集学习_第1张图片
mycpu和dram、confreg之间有一个“一分二”部件。这是因为在LoongArch指令系统架构下,所有I/O设备的寄存器都是采用memory mapped方式访问的。我们这里实现的confreg也不例外。Memory mapped的访问方式意味I/O设备中的寄存器各自都有一个唯一内存编址,所以CPU可以通过load、store指令对其进行访问。不过dram作为内存也是通过load、store指令进行访问的。那么对于一条load或store指令来说,如何知晓它访问的是confreg还是dram?我们在设计SoC的时候用地址对其进行区分。因此在设计SoC的数据通路时就需要在这里引入一个“一分二”部件,它的选择控制信号生成是通过对访存的地址范围进行判断而得到的。

龙芯架构32位精简版典型指令编码格式

LoongArch 指令集学习_第2张图片

实验6-exp6共有20条指令
wire        inst_add_w;
wire        inst_sub_w;
wire        inst_slt;
wire        inst_sltu;
wire        inst_nor;
wire        inst_and;
wire        inst_or;
wire        inst_xor;
wire        inst_slli_w;
wire        inst_srli_w;
wire        inst_srai_w;
wire        inst_addi_w;
wire        inst_ld_w;
wire        inst_st_w;
wire        inst_jirl;
wire        inst_b;
wire        inst_bl;
wire        inst_beq;
wire        inst_bne;
wire        inst_lu12i_w;
1. add.w
  • 指令格式
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  • 与 mips 对比

  • 指令码
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  • mips 对比
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2. sub.w
  • 指令格式
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  • 指令码
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  • mips 对比
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3. slt、sltu
  • 指令格式
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  • 指令码
    在这里插入图片描述

  • mips 对比
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4. inst_nor, inst_and, inst_or,inst_xor
  • 指令格式
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    LoongArch 指令集学习_第10张图片

LoongArch 指令集学习_第11张图片

  • 指令码
    在这里插入图片描述
  • mips 指令对比

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LoongArch 指令集学习_第13张图片
LoongArch 指令集学习_第14张图片

5. inst_slli_w ,inst_srli_w,inst_srai_w
  • 指令格式
    LoongArch 指令集学习_第15张图片
    LoongArch 指令集学习_第16张图片
    上述移位指令的移位量均是指令码中 5 比特无符号立即数 ui5
  • 指令码
    在这里插入图片描述
  • mips 指令对比
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    LoongArch 指令集学习_第18张图片

LoongArch 指令集学习_第19张图片

6.inst_addi_w
  • 指令格式
    LoongArch 指令集学习_第20张图片

该指令执行时不对溢出情况做任何特殊处理

  • 指令码
    在这里插入图片描述
  • mips 指令对比
    LoongArch 指令集学习_第21张图片
7.inst_ld_w,inst_st_w;
  • 指令格式
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    在这里插入图片描述

LoongArch 指令集学习_第23张图片

在这里插入图片描述

LoongArch 指令集学习_第24张图片
上述指令的访存地址计算方式是将通用寄存器 rj 中的值与符号扩展后的 12 比特立即数 si12 相加求和。
对于 LD.{H[U]/W}和 ST.{B/H/W}指令,只要其访存地址是自然对齐的,都不会触发非对齐例外;否则
的话将触发非对齐例外。

  • 指令码
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  • mips 指令对比
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8. inst_jirl
  • 指令格式
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    需要注意的是,该指令如果在写汇编时采用直接填入偏移值的方式,则汇编表示中的立即数应填入以
    字节为单位的偏移值,即指令码中 offs16<<2。
  • 指令码
    在这里插入图片描述
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9. inst_b,inst_bl
  • 指令格式
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    LoongArch 指令集学习_第30张图片

  • 指令码
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  • mips指令格式
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    LoongArch 指令集学习_第32张图片

10. inst_beq, inst_bne
  • 指令格式
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  • 指令码
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  • mips 指令对比
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    LoongArch 指令集学习_第35张图片

11. inst_lu12i_w
  • 指令格式
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  • 指令码
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