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El procesadorDiseño del control

Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 2

Datapath MIPS simple


MIPS simple� El datapath anterior cubre instrucciones:

� Aritméticas-lógicas: add, sub, and, or y set on less than.

� Acceso a memoria: load word (lw) y store word (sw).

� Brincos: beq.

� La instrucción jump (j) se incluirá después.


Control de la ALU

� La ALU se usa según el tipo de instrucción:

Instrucciones de tipo “R”: para su operación.

Instrucciones lw y sw: suma.

Instrucción beq: resta.


Control de la ALU� Unidad de control de la ALU:

Entradas: campo de función (6 bits bajos) y una señal de control de dos bits llamada ALUOp.

Salida: señal de control de 4 bits de la ALU.


Control de la ALU


Unidad de control principal� Tomando en cuenta los formatos de cada clase de

instrucción, se agregan 7 señales de control:


Unidad de control principal1. RegDst. Controla el origen de la dirección del

registro destino: bits[20:16] para lw o bits[15:11] para tipo-R.

2. RegWrite. Controla la escritura en el banco de registros.

3. ALUSrc. Controla el origen del segundo operando de la ALU: registro para tipo-R u offset para lw/sw.

4. PCSrc. Controla que se guarda en el PC: PC + 4 o PC + offset.


Unidad de control principal5. MemRead. Controla la lectura en la memoria de

datos.

6. MemWrite. Controla la escritura en la memoria de datos.

7. MemtoReg. Controla el origen del dato a guardar en el registro destino: ALU para tipo-R o la memoria de datos para lw.


Unidad de control principal




Unidad de control principal� Entrada: opcode de la instrucción bits[31:26].

� Salidas:

� 3 señales de un bit para controlar multiplexores:

RegDst, ALUSrc y MemtoReg.

� 3 señales de un bit para controlar lecturas y escrituras

en el banco de registros y la memoria de datos:

RegWrite, MemRead y MemWrite.

� 1 señal de un bit para indicar un posible brinco:

Branch.

� 1 señal de dos bits para controlar la ALU: ALUOp.


Unidad de control principal� ¿Dónde quedó PCSrc?

� Ahora es una señal de control derivada de la señal de control Branch y la salida Zero de la ALU.




Líneas de control� El opcode de la instrucción determina los valores de

las líneas de control.


Líneas de control� Para las instrucciones tipo-R.

a) RegDst = 1. La dirección del registro destino está en los bits[15:11].

b) ALUSrc = 0. El segundo operando de la ALU es un registro.

c) MemtoReg = 0. En el registro destino se guarda la salida de la ALU.

d) RegWrite = 1. La instrucción escribe en el banco de registros.


Líneas de controle) MemRead = 0. La instrucción no usa la memoria

de datos.

f) MemWrite = 0. La instrucción no usa la memoria de datos.

g) Branch = 0. La siguiente instrucción está en PC+4.

h) ALUOp = 10. La función ejecutada por la ALU depende de la instrucción.


Implementación� Tabla de verdad de la unidad de control:


Implementación


Instrucción jump� Formato de la instrucción j:


Instrucción jump� Se guarda en el PC la concatenación de:

a) Los bits[31:28] del PC actual.

b) Los 26 bits de la dirección.

c) Los bits 00 (para convertir de palabra a byte).

� Se necesita otra señal de control para distinguir entre no brinco, beq y jump.

� La señal de control jump solo se activa cuando el opcode es 2.


Datapath final

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