单周期处理器-北京大学微处理器研究开发中心.PDFVIP

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2018-04-05 发布于天津
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单周期处理器-北京大学微处理器研究开发中心

计算机组织与系统结构设计单周期数据通路 Designing a Single Cycle Datapath （第十讲）程旭 2014.11.5 北京大学微处理器研究开发中心计算机系统结构研究所本讲提纲 °介绍 °设计处理器的步骤 °数据通路、寄存器-寄存器操作的定时 °立即数逻辑操作的数据通路 °装入和存储操作的数据通路 °转移和跳转操作的数据通路北京大学微处理器研究开发中心计算机系统结构研究所教学目标: 已经掌握的内容 °计算机的五个基本部件处理器输入控制存储器数据通路输出 °本讲主题: 数据通路设计北京大学微处理器研究开发中心计算机系统结构研究所处理器性能 CPI °计算机的性能决定于: •指令总数 •时钟周期时间指令总数周期时间 •每条指令的时钟周期数目 °处理器设计 (数据通路和控制) 将决定: •时钟周期时间 •每条指令的时钟周期数目 °单周期处理器: •优点: 每条指令一个时钟周期 •缺点: 时钟周期时间太长北京大学微处理器研究开发中心计算机系统结构研究所如何设计处理器: 循序渐进 1. 分析指令系统= 数据通路需求通过寄存器传输描述每条指令的意图针对ISA寄存器，数据通路必须具备必要的存储元件可能需要多个数据通路必须支持每种寄存器传输 2. 选择一组数据通路部件，建立时钟同步方法 3. 根据需求，组装数据通路 4. 分析每条指令的实现，以确定如何设置影响寄存器传输的控制点 5. 装配控制逻辑北京大学微处理器研究开发中心计算机系统结构研究所 MIPS指令格式 °所有的 MIPS 指令都是32位长。具有如下三种格式： 31 26 21 16 11 6 0 • R型 op rs rt rd shamt funct 6 bits 5 bits 5 bits 5 bits 5 bits 6 bits 31 26 21 16