第3章：教学版OpenMIPS处理器蓝图

2024-03-12 19:08
文章标签 处理器 蓝图 教学版 openmips

本文主要是介绍第3章：教学版OpenMIPS处理器蓝图，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3.1 系统设计目标

3.1.1 设计目标

该书第二篇设计实现教学版OpenMIPS处理器，是一款具有哈佛结构的32位标量处理器，好处是：

  • 五级整数流水线：分别是取指，译码，执行，访存，会写
  • 哈佛结构，分开的指令，数据接口
  • 32个32位整数寄存器
  • 大端模式
  • 向量化异常处理，支持，精确异常处理
  • 支持6个外部中断
  • 具有32bit数据，地址总线宽度
  • 能实现单周期乘法
  • 支持延迟转移
  • 兼容MIPS32指令集架构
  • 大多数指令可以在一个时钟周期内完成

3.1.2 五级流水线

在这里插入图片描述

  1. 取指令时间过长：有可能取指令的时间不止T，则运行效率变低：
    在这里插入图片描述
    解决取指令时间过长的方案是引入缓存（Cache）,处理器从缓存读取指令只需要一个时钟周期

  2. 执行时间过长：比如加载/存储指令(Load/Store)，涉及访问存储器，执行阶段时间大于T,此时也会导致流水线停滞。
    解决方案是引入五级流水
    在这里插入图片描述

  • 取指：指令存储器读出指令，同时确定下一条指令地址
  • 译码：对指令进行译码，从通用寄存器读出要使用的寄存器的值，是转移指令且满足条件，给出新的指令的地址
  • 执行：按照译码阶段给出的操作数，运算类型进行运算，给出结果，如果是Load/Store指令，还会给出目标地址
  • 访存：如果是Load/Store指令，此阶段会访问数据存储器，否则只是讲执行结果向下传递到回写阶段。同时判断是否有异常需要处理，如果有，则清除流水线，转移到异常处理例程入口地址继续执行
  • 回写：将运算结果保存到目标寄存器

3.1.3 指令执行周期

在这里插入图片描述

3.2 教学版OpenMIPS处理器接口

在这里插入图片描述
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3.3 文件说明

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3.4 实现方法

增量模型概念，从简单开始，一步步补充
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这篇关于第3章：教学版OpenMIPS处理器蓝图的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


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