win32c
2005-07-08 21:03
我自编了一个超标量RISC处理器，方案如下：
我取名为WINX3200，
WINX3200为32位RISC处理器，在此，加入超标量技术，外围寄存器设有16个通用寄存器，寄存器A、B，CPSR，程序计数器PC，PC每跳转一次就读出32*5位，即5条指令。WINX3200设计成通用CPU模式，即在设计WINX3200时，假设与CPU构成系统的部件有内存（RAM），硬盘（慢速RAM）等。
程序空间：
1、每一条指令都是单字指令（32位）。
2、位长：32*5，即PC一次能读出5条指令。
ALU：
1、 能进行32位加、减、乘、除运算，并且互不影响，即在执行加法时，也可以执行乘法等。
2、 都是组合电路，即运算数一加上，立即出结果。
指令微码：
1、 每一条指令的执行独立，互不影响。
2、 除了外围寄存器外，为了减少一些读写冲突，设有一些中间变量（以AHDL语言举例说明，为NODE变量），如果出现程序执行时，在同一时刻内（可以不是一个时钟周期，如果采用上升沿和下降沿都触发，即边沿触发的话，此处所说的“同一时刻内”是指前一边沿和后一边沿之间）出现下一条指令要用到上一条指令结果时，可以直接从NODE变量中取,减少了程序发生冲突的可能性，提高执行速度。
3、 如果发生在同一程序页内（PC加一所给出的5条指令，我们叫它“程序页”）中有好几条指令要对同一寄存器写，则以最后一条为准，其他指令都写在NODE中。
4、 采用这种体系，在同一程序页中仍然存在的冲突有：在同一时刻时，出现相同指令，如果紧挨在一起，则可以处理（只执行后面的一条，前面的一条可以忽略），但要是两条指令中间隔一条或几条，则无法在同一时刻完成——指令微码被占用。
指令译码器的工作：
1、5条指令中出现相同指令的情况——若紧挨在一起，则只执行最后的一条；若中间隔一条或几条指令，则无法在同一时刻完成——指令微码被占用，必须到下一时刻执行。
2、监视跳转指令，设置一个跳转指令监视器，如果发现程序中有无条件跳转，则只执行跳转指令以前的程序，再将跳转值赋给PC，下一沿到时跳转；如果发现程序中存在有条件跳转，则测试跳转条件，如果满足跳转条件，则只执行跳转指令以前的程序，再将跳转值赋给PC，下一沿到时跳转，如果不满足，则跳过跳转指令，不执行。
3、指令译码器将已译码的指令放在一个5*32寄存器组PPA中，具体检测指令由指令微码完成（在每一条指令微码中，必须有对这5*32寄存器组PPA检测的单元，检测到则执行，否则不执行）。
4、指令译码器内部有一个表格，其中记录着每一条指令对各个寄存器的写情况，如果发现在一程序页内存在着队一寄存器写两次或更多次的情况，则第二条写指令将被推迟到下一时刻执行。
指令执行特征：
1、 同一时刻内不会出现两次相同的指令。
2、 每一条指令的执行都是有优先级的，在PPA中，在前面的指令即先被执行的指令优先级高，后被执行的指令优先级低。在执行写操作时，有5条写数据线——WA，WB，WC，WD，WE线，每条线都是32位，具体兜底是那根线写入哪个寄存器，由写逻辑块控制。
3、 在同一时刻执行的指令遇到读寄存器操作时，他们读的不是寄存器的Q端，而是寄存器的D端（读NODE变量）；遇到写操作时，（按照上面的第四点假设，是不会出现两个写的）优先级不同的指令写入的总线不同，优先级最高的写入WA线，优先级次之的写入WB线等，具体哪一条总线起作用是由写逻辑快和指令执行交互完成的。
4、 对ALU的使用说明，ADD，ADC虽然在书写上是两条不同的指令，但是在编译时被编译成为操作码相同的指令，只是指令中有一位，或某一不被用户使用的寄存器标有他们的区别，同理减也一样。这样，由于指令译码不允许在同一时刻出现两条指令，所以可以有效地避免在运用ALU时发生冲突（加减乘除是独立进行的，因此进行不同类型的运算时不会发生冲突）。
下面说明验证版规格：
PC[]：32位
8个通用寄存器，寄存器A、B，CPSR
验证版的指令系统取了一些有代表性的指令，用红颜色标出。
1、 BL指令
BL指令的格式为：
BL{条件} 目标地址
BL 是另一个跳转指令，但跳转之前，会在寄存器R14中保存PC的当前内容，因此，可以通过将R14 的内容重新加载到PC中，来返回到跳转指令之后的那个指令处执行。该指令是实现子程序调用的一个基本但常用的手段。以下指令：
BL Label ；当程序无条件跳转到标号Label处执行时，同时将当前的PC值保存到R14中
2、MOV指令
MOV指令的格式为：
MOV{条件}{S} 目的寄存器，源操作数
MOV指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器或将一个立即数加载到目的寄存器。其中S选项决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。
指令示例：
MOV R1，R0 ；将寄存器R0的值传送到寄存器R1
MOV PC，R14 ；将寄存器R14的值传送到PC，常用于子程序返回
MOV R1，R0，LSL＃3 ；将寄存器R0的值左移3位后传送到R1
3、MVN指令
MVN指令的格式为：
MVN{条件}{S} 目的寄存器，源操作数
MVN指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器、或将一个立即数加载到目的寄存器。与MOV指令不同之处是在传送之前按位被取反了，即把一个被取反的值传送到目的寄存器中。其中S决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。
指令示例：
MVN R0，＃0 ；将立即数0取反传送到寄存器R0中，完成后R0=-1
对不起，字数受限，先写这些，如果有兴趣，跟我联系。
我取名为WINX3200，
WINX3200为32位RISC处理器，在此，加入超标量技术，外围寄存器设有16个通用寄存器，寄存器A、B，CPSR，程序计数器PC，PC每跳转一次就读出32*5位，即5条指令。WINX3200设计成通用CPU模式，即在设计WINX3200时，假设与CPU构成系统的部件有内存（RAM），硬盘（慢速RAM）等。
程序空间：
1、每一条指令都是单字指令（32位）。
2、位长：32*5，即PC一次能读出5条指令。
ALU：
1、 能进行32位加、减、乘、除运算，并且互不影响，即在执行加法时，也可以执行乘法等。
2、 都是组合电路，即运算数一加上，立即出结果。
指令微码：
1、 每一条指令的执行独立，互不影响。
2、 除了外围寄存器外，为了减少一些读写冲突，设有一些中间变量（以AHDL语言举例说明，为NODE变量），如果出现程序执行时，在同一时刻内（可以不是一个时钟周期，如果采用上升沿和下降沿都触发，即边沿触发的话，此处所说的“同一时刻内”是指前一边沿和后一边沿之间）出现下一条指令要用到上一条指令结果时，可以直接从NODE变量中取,减少了程序发生冲突的可能性，提高执行速度。
3、 如果发生在同一程序页内（PC加一所给出的5条指令，我们叫它“程序页”）中有好几条指令要对同一寄存器写，则以最后一条为准，其他指令都写在NODE中。
4、 采用这种体系，在同一程序页中仍然存在的冲突有：在同一时刻时，出现相同指令，如果紧挨在一起，则可以处理（只执行后面的一条，前面的一条可以忽略），但要是两条指令中间隔一条或几条，则无法在同一时刻完成——指令微码被占用。
指令译码器的工作：
1、5条指令中出现相同指令的情况——若紧挨在一起，则只执行最后的一条；若中间隔一条或几条指令，则无法在同一时刻完成——指令微码被占用，必须到下一时刻执行。
2、监视跳转指令，设置一个跳转指令监视器，如果发现程序中有无条件跳转，则只执行跳转指令以前的程序，再将跳转值赋给PC，下一沿到时跳转；如果发现程序中存在有条件跳转，则测试跳转条件，如果满足跳转条件，则只执行跳转指令以前的程序，再将跳转值赋给PC，下一沿到时跳转，如果不满足，则跳过跳转指令，不执行。
3、指令译码器将已译码的指令放在一个5*32寄存器组PPA中，具体检测指令由指令微码完成（在每一条指令微码中，必须有对这5*32寄存器组PPA检测的单元，检测到则执行，否则不执行）。
4、指令译码器内部有一个表格，其中记录着每一条指令对各个寄存器的写情况，如果发现在一程序页内存在着队一寄存器写两次或更多次的情况，则第二条写指令将被推迟到下一时刻执行。
指令执行特征：
1、 同一时刻内不会出现两次相同的指令。
2、 每一条指令的执行都是有优先级的，在PPA中，在前面的指令即先被执行的指令优先级高，后被执行的指令优先级低。在执行写操作时，有5条写数据线——WA，WB，WC，WD，WE线，每条线都是32位，具体兜底是那根线写入哪个寄存器，由写逻辑块控制。
3、 在同一时刻执行的指令遇到读寄存器操作时，他们读的不是寄存器的Q端，而是寄存器的D端（读NODE变量）；遇到写操作时，（按照上面的第四点假设，是不会出现两个写的）优先级不同的指令写入的总线不同，优先级最高的写入WA线，优先级次之的写入WB线等，具体哪一条总线起作用是由写逻辑快和指令执行交互完成的。
4、 对ALU的使用说明，ADD，ADC虽然在书写上是两条不同的指令，但是在编译时被编译成为操作码相同的指令，只是指令中有一位，或某一不被用户使用的寄存器标有他们的区别，同理减也一样。这样，由于指令译码不允许在同一时刻出现两条指令，所以可以有效地避免在运用ALU时发生冲突（加减乘除是独立进行的，因此进行不同类型的运算时不会发生冲突）。
下面说明验证版规格：
PC[]：32位
8个通用寄存器，寄存器A、B，CPSR
验证版的指令系统取了一些有代表性的指令，用红颜色标出。
1、 BL指令
BL指令的格式为：
BL{条件} 目标地址
BL 是另一个跳转指令，但跳转之前，会在寄存器R14中保存PC的当前内容，因此，可以通过将R14 的内容重新加载到PC中，来返回到跳转指令之后的那个指令处执行。该指令是实现子程序调用的一个基本但常用的手段。以下指令：
BL Label ；当程序无条件跳转到标号Label处执行时，同时将当前的PC值保存到R14中
2、MOV指令
MOV指令的格式为：
MOV{条件}{S} 目的寄存器，源操作数
MOV指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器或将一个立即数加载到目的寄存器。其中S选项决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。
指令示例：
MOV R1，R0 ；将寄存器R0的值传送到寄存器R1
MOV PC，R14 ；将寄存器R14的值传送到PC，常用于子程序返回
MOV R1，R0，LSL＃3 ；将寄存器R0的值左移3位后传送到R1
3、MVN指令
MVN指令的格式为：
MVN{条件}{S} 目的寄存器，源操作数
MVN指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器、或将一个立即数加载到目的寄存器。与MOV指令不同之处是在传送之前按位被取反了，即把一个被取反的值传送到目的寄存器中。其中S决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。
指令示例：
MVN R0，＃0 ；将立即数0取反传送到寄存器R0中，完成后R0=-1
对不起，字数受限，先写这些，如果有兴趣，跟我联系。