Ejemplos de implementación de nuevas instrucciones en el

Ejemplos de implementación de nuevas instrucciones en
el procesador monociclo
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Aquí se muestra la solución a algunos de los apartados del
ejercicio 1 que se hicieron en clase. En todos los casos, hay
soluciones alternativas que también serían válidas (e incluso
mejores).
Estas soluciones son parciales, ya que incluyen sólo el formato
de instrucción, el dibujo con los cambios al camino de datos y
el valor de las señales de control.
En una solución completa habría también un análisis de la
instrucción, una explicación detallada de los cambios en el
camino de datos y una explicación de cómo afectarían los
cambios realizados a las instrucciones preexistentes (como
mínimo, cuál sería el valor de las nuevas señales de control).
También conviene incluir un comentario de las alternativas de
diseño existentes y una justificación de porqué se ha elegido la
solución propuesta.
Camino de datos y de control básico
Inst. [25-0]
Desp
32
28 Dirección de salto [31-0]
Izq 2
26
4
32
Inst. [31-26]
Control
32
Inst. [25-21]
PC
Dirección
de lectura
Instrucción
[31-0]
Memoria de
instrucciones
PC+4 [31-28]
32
4
Sum
Inst. [20-16]
5
5
5
Inst. [15-11]
5
Inst. [15-0]
0 M5
U
X
1
32
32
RegDest
SaltoIncond
SaltoCond
LeerMem
MemAReg
ALUOp
EscrMem
FuenteALU
EscrReg
Sum
Registro de
Lectura 1
Registro de
Lectura 2
Registro de
Escritura
Archivo de
Registros
Dato a
Escribir
16
Inst. [5-0]
Ext.
Signo
6
32
Dato
Leído 1
Dato
Leído 2
1 M
U
X
0
32
Desp
Izq 2
2
0 M 32
U
X
1
0 M 32
U
1 X
ALU
Dirección
Memoria
de datos
32
Dato a
Escribir
32
32
Control
de la
ALU
3
32
Dato
Leído
32
0 M
U
X
1
bzr
Inst. [25-0]
Desp
32
28 Dirección de salto [31-0]
Izq 2
26
4
32
Inst. [31-26]
Control
32
Inst. [25-21]
PC
Dirección
de lectura
Instrucción
[31-0]
Memoria de
instrucciones
PC+4 [31-28]
32
4
Sum
Inst. [20-16]
5
5
5
Inst. [15-11]
0 M5
U
X
1
5
Inst. [15-0]
RegDest
SaltoIncond
SaltoCond
LeerMem
MemAReg
ALUOp
EscrMem
FuenteALU
EscrReg
cop(6) rs(5) rt(5) rd(5) desp(5) func(6)
bzr
10
11
xx
0
0
X
0
1
0
X
01
0
10
0
Registro de
Lectura 1
Registro de
Lectura 2
Sum
16
32
0 M
U
1 X
0 M 32
U
X
1
1 M
U
X
0
SaltoBzr
1
2
32
Dato
Leído 1
Dato
Leído 2
Ext.
Signo
6
32
Desp
Izq 2
2
Registro de
Escritura
Archivo de
Registros
Dato a
Escribir
Inst. [5-0]
EJEMPLO
0x04000000: bzr $10, $11 ...
...
etiq:0x0400002C: ...
FORMATO
32
0
32
00 M 32
U
01 X
10
ALU
Dirección
Dato
Leído
Memoria
de datos
32
Dato a
Escribir
32
32
Control
de la
ALU
3
32
Hay una solución mejor usando el
formato de instrucción I. ¿Cómo sería?
32
0 M
U
X
1
abs
Inst. [25-0]
Desp
32
28 Dirección de salto [31-0]
Izq 2
26
4
32
Inst. [31-26]
Control
32
Inst. [25-21]
PC
Dirección
de lectura
Instrucción
[31-0]
Memoria de
instrucciones
PC+4 [31-28]
32
4
Sum
Inst. [20-16]
5
5
5
Inst. [15-11]
0 M5
U
X
1
5
Inst. [15-0]
Hay una solución mejor que hace que la
ALU reste en unos casos y que sume en
otros. ¿Cómo sería?
32
32
RegDest
1
SaltoIncond 0
SaltoCond 0
LeerMem 0
MemAReg 1
ALUOp
01
EscrMem 0
FuenteALU 0
EscrReg
1
Sum
Registro de
Lectura 1
32
Dato
Leído 1
Registro de
Lectura 2
Dato
Leído 2
0 M 32
U
1 X
Registro de
Escritura
Archivo de
Registros
Dato a
Escribir
16
Inst. [5-0]
Ext.
Signo
ALU
Dirección
Memoria
de datos
32
Dato a
Escribir
32
32
6
Control
de la
ALU
M 0
U
X 1
3
32
MSB
EJEMPLO
0x04000000: abs $10,$11
FORMATO
cop(6) rs(5) rt(5) rd(5) desp(5) func(6)
abs
0
10
11
0
0
1 M
U
X
0
32
Desp
Izq 2
2
0 M 32
U
X
1
Abs
1
Dato
Leído
32
0 M
U
X
1
call
32
Desp
Izq 2
Inst. [25-0]
28
26
Inst. [31-26]
1
0 M
U
1 X
Registro de
Lectura 1
RegFuente
5
Dirección
de lectura
Instrucción
[31-0]
Memoria de
instrucciones
29
Inst. [20-16]
5
Inst. [15-11]
5
cop(6)
4
dirección(26)
0x4001234>>2
5
29
Inst. [15-0]
EJEMPLO
0x04000000: call eti
... ...
eti: 0x04001234: ...
FORMATO
5
00 M 5
U
01 X
11
Registro de
Lectura 2
16
Desp
Izq 2
0 M 32
U
1 X
1 M
U
0 X
32
32
Dato
Leído 2
Ext. de
Signo
6
Sum
Dato
Leído 1
Registro de
Escritura
Archivo de
Dato a Registros
Escribir
Inst. [5-0]
32
11
1
X
0
1 2
00
1
10
1
Control
Inst. [25-21]
5
PC
32
RegDest
SaltoIncond
SaltoCond
LeerMem
MemAReg
ALUOp
EscrMem
FuenteALU
EscrReg
32
32
PC+4 [31-28]
4
Sum
4
32
00 M
U
01 X
4
ALU
Dirección
Dato
Leído
Memoria
de datos
32
0 M
U
1 X
10
32
32
Control
ALU
0 M
U
1 X
Dato a
Escribir
32
3
FuenteDato
1
32
Esta solución usa el formato J y, por tanto, direccionamiento
pseudodirecto. Hay una solución usando el formato I y direccionamiento
relativo al PC. ¿Cómo sería?