第2讲TS101内核

处理器支持的数据字长:
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12
操作数字长
数据字宽/操作数长度
处理器的基本单位是32位(寄存器宽度) 少于32-位的数据类型打包成一个32位进入寄存器 多个寄存器组合到一起支持大于32位的数据类型
63
短字指令
0
举例:
- 64 位输出(双寄存器) - 操作把数据看作4个16位的操作数 - 结果是4个16位的值。
31 5 15 0 ABS (5-7) 6 0 31 7 15 0 9 0 15 31 7 0 -3
SR1:0
0 31 5 15 0 0 2
+
ABS (6-(-3))
+
ABS(7-5)
+
ABS (9-2)
31
0
PR0 result
20
Assuming that previous value of PR0 is 0
48 47 16-bits
32 31 16-bits
16 15
63
32-bits
32 31
32-bits
0
XR 3 : 2
63
64-bits
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0 XLR 3 : 2
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寄存器 – 指令语法
举例: 定点 ALU 指令: { L| S | B } Rsd = Rmd + | - Rnd {( {S|SU})}
XR 0
YR 0
. . . .
XR 31 YR 31
. . . .
32-bits
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32-bits
非储存器映射寄存器
非储存器映射寄存器是:
全局状态寄存器 (XSTAT/YSTAT) ALU (PRx)寄存器 Computation block X 乘法器 (MRx) 寄存器 0 移位器 (BFOTMP)寄存器
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2.3

ALU
概述 定点指令 浮点指令 特殊指令- PR 寄存器 特殊指令 - VMAX 和 VMIN 指令选项 状态标志和条件 条件指令
ALU – 概述(I)
计算块的ALU单元支持:
逻辑运算 (AND, OR, XOR, NOT ) 算术运算 (加, 减, 递增, 递减, sideways Comp block X 加法) Reg File MIN, MAX, 比较 ALU Mult Shift VMIN / VMAX 数据转换 * 扩展 * 压缩 * 合并
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西安电子科技大学电子工程学院ALU – 特殊指令 - VMAX / VMIN
PR0 += SUM SR5:4;;
R5
31 0
R4
5
31
0
0
4
0
PR0 output
=
9
Assuming that previous value of PR0 is 0
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27
ALU – 特殊指令- PR (III)
PR0 += ABS (SRmd - SRnd) (U) xPR0 += ABS (SR3:2 - SR1:0);; SR3:2
ALU STATUS
32
Register File
ALU PR
Mult MR
Shift BFOTMP
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数据类型和数据字长
处理器支持的数据格式:
定点 /浮点 整数 /小数 有符号数 /无符号数 复数 8 位 – 字节 16 位 –短字 32 位 – 正常字 64 位 – 长字， 双字, 四字
0 XR3 (No letter = Normal = 32-bit)
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寄存器 – 名称与字长举例 (II)
寄存器 R3 63 56 55 48 47 40 39 32 31 寄存器 R2 24 23 16 15 8-bits 8 7 8-bits 0 16-bits XSR 3 : 2 0 XBR 3 : 2 8-bits 63 16-bits 8-bits 8-bits 8-bits 8-bits 8-bits
ALU、乘法器、移位器
64
Internal Buses 128 x 3
Ctrl & Dependency Check Unit
128
Register File 32x32
Mult
ALU
Shifter
128
D A B
64
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计算块 – 寄存器
Comp block X
Reg File
63
4个 16位的操作数
4个16位的操作数
+/-
+/-
+/-
+/0
4个16位结果 西安电子科技大学电子工程学院 13
寄存器 – 寄存器名称使用规则
通用寄存器命名约定
{X|Y|XY} [letter] [#] 或者 {X|Y|XY}[letter] [#] : [#] 单寄存器
• R1
• R1:0 • R3:0
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浮点数据
32 位数据 – 用F表示 40 位数据 – 用F表示
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寄存器 – 名称与字长举例 (I)
计算块X中的寄存器 – 8位数据 31 24 23 8-bits 8-bits 16 15 8-bits 8 7 8-bits 0
XBR3
(B = Byte)
计算块X中的寄存器 – 16位数据 31 16-bits 计算块X中的寄存器 – 32位数据 31 32-bits 16 15 16-bits 0 XSR3 (S = Short = 16 bit)
2.2
计算块寄存器
2.2.1 核寄存器
计算块 –3种运算单元 核处理器 – 寄存器组 计算块 – 寄存器 存储器映射寄存器 非储存器映射的寄存器 数据类型 & 数据大小 操作数大小 寄存器命名 指令语法
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核处理器 – 三种运算单元
0
J ALU
0
K ALU K-RF
31
J-RF
31
External Port
DMA
两个计算模块
128b
128b Proc El X
0
Peripherals
Proc El Y
0
R F
ALU
Mult Shift
R F
ALU
Mult Shift 西安电子科技大学电子工程学院
M0
M1
M2
内部储存器
31
31
5
s, m n 是寄存器的个数 d 表示双寄存器
R1:0 = R3:2 + R5:4;; BR1:0 = R3:2 + R5:4;; xBR1:0 = R3:2 + R5:4;; 中执 xySR1:0 = R3:2 + R5:4;; yLR1:0 = R3:2 + R5:4;;
例如:
YBR9 = R2 + R8 (S);;
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ALU – 特殊指令 - PR (I)
ALU 寄存器 PR0 和 PR1 用于特殊的 ALU 指令:
SUM ABS VMAX/VMIN
若访问PR0 和 PR1 寄存器, 必须使用下面的指令:
• PR1:0 = Rmd • Rsd = PR1:0
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ALU – 概述 (II)
Comp block X
ALU 执行:
定点数和浮点数的算术操作 定点数的逻辑操作 8-位 (字节)输入操作数 16-位 (短字)输入操作数 32-位 (正常字)输入操作数 64-位 (长字)输入操作数 128-位 (四字)输入操作数 输出 32-, 64-, 或者 128-位结果.
ALU
ALUShift 定点指令支持的操作:
ALU 浮点指令支持的操作:
32-或者 40-位浮点操作数 输出 32- 或者 40-位结果.
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ALU 指令举例
LR5:4 = R11:10 + R1:0;; // 64-位加,在 CBX和 CBY中执行 ySR1:0 = R31:30 + R25:24;;//四个短字操作数同时相加，存储 //到两个寄存器对中，仅在CBY中 // 执行 xR3 = R5 AND R7;; // CBX中的逻辑 AND 操作 yR4 = SUM SR3:2;; // R4中短字与 yR3:2中的内容相加 // 把和放到 R4中 R9 = R4+R8, R2 = R4-R8;; // 同时加/减, // 在CBX 和 CBY中执行
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Computation block X
0
Reg
Unmapped
31
File
ALU
Mult
Shift
9
存储器映射寄存器
寄存器组特征:
32 个寄存器, 每个 32 位宽 硬件互锁 可以被所有的转移指令访问
• 访问寄存器组 – 用于正常字，长字，或者四字。
X computation block Y computation block
/* 数据被看作2个 32-位的值 */ /* 数据被看作8个8-位的值 */ /* 与上面相同的指令，只在 CBX 行 */ /* 数据被看作4个16-位的值*/ /* 数据被看作1个64-位的值*/