Допоміжні елементи

В інформаційному тракті мікропроцесора Gnome присутні повторювачі, інвертори та інші логічні елементи, які забезпечують формування керуючих сигналів та інформації на шині даних.

4.2 Цикли виконання команд

Інформаційний тракт мікропроцесора Gnome забезпечує виконання однієї інструкції в поточний момент часу. Кожна інструкція виконується за три цикли. Після виконання поточної інструкції мікропроцесор переходить до виконання наступної (рис.4.2.1), тобто в основу закладено принцип послідовного неконвеєрного опрацювання інструкцій.

Оскільки в даному курсовому проекті проектування мікропроцесора виконується на функціональному рівні, то при синтезі VHDL-моделі увага часовим витратам виконання кожного циклу не приділяється. Вважатимемо, що час виконання кожного з циклів є однаковий і дорівнює тривалості тактового інтервалу clock. Розглянемо детально множини мікродій (елементарних операцій), що виконуються у кожному циклі:

Рис.4.2.1. Послідовність виконання циклів команд в мікропроцесорі Gnome

1. Цикл вибирання інструкцій (Instruction Fetch cycle -IF)

Виконуються наступні мікродії:

IR = ROM[PC];

PC = PC + 1.

Виконання першої мікродії забезпечує завантаження з пам‘яті інструкцій ROM за адресою, яка вказана в регістрі PC, команди з пам’яті програм в регістр інструкцій IR. Друга мікродія виконує інкремент лічильника команд PC на одиницю, що формує адресу комірки пам‘яті, з якої буде завантажуватись наступна планова інструкція. Обчислене значення адреси наступної команди на фазі IF може бути змінене на фазі EX під час виконання інструкцій переходу. Зауважимо, що нумерація мікродій в даному описі є суто умовною, оскільки згадані мікродії виконуються паралельно в часі і можуть розглядатись як одна сукупна мікродія.

2. Цикл декодування інструкції/вибирання операнда з регістрового файлу (Instruction decode/register fetch cycle - ID)

У даному циклі проводиться декодування інструкції для виявлення команд, що працють з зовнішньою пам`ятю або одним з двох спеціалізованих пристроїв. Зокрема, це такі команди: LOAD та STORE в полі операнда яких (молодші 4-ри розряди) вказують адресу джерела або призначення операнда. Для таких команд встановлюються керуючі сигнали read,write,mx3 та sel_addr.

Для решти інструкцій в циклі ID вибір операнда виконується з регістрового файлу або безпосередньо «виймається» з поля команди, сюди також входять інструкції, які не вимагають операнда.

На цьому циклі також встановлюється сигнал pc1_we для запису у регістр PC1 значення, що містить лічильник команд (при надходженні сигналу переривання).

Дата добавления: 2015-08-31