39

Simplified Structure of a MIPS Processor

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Structure of a MIPS Processor

Citation preview

Page 1: Simplified Structure of a MIPS Processor

������������������ ������������

��������������

����������� ��

Page 2: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������

�������� ���������������������

Page 3: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#"�

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 4: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �

��������3���4�����������5(��6(�3"��7��'$�%��� �$"�8�0�!$�%��/"%��.%*��$)���$ *&9

�: ���)�0�;�"�0�-�-"�'�0*� "��*$�%�0�*))��%%*�)!�� 0�0�$�%��� �$"�!�"-�0*�-�-"�':

�: ��*)"��"��/"�� $%���%8�%$� !$�&)%"!�0�$�%��� �$"��"%�&� ��0��� $%���%�"��*):3"��0�(1$�%��� �$"�8/����)�"��*)"�&'"���� $%���8<��-"%�"�0��$�%��� �$"�%��=�$��)�0*�/���*)�/"�� $%���%:

�!����0�%��/"%��.%8�0�* �$"�%��=�$��)�" "-.&����0�$�%��� �$"�)�.��)"��0�$�%��� �$"� &*%%:

3"��* 0"!�0��0���$�%��� �$"� &*%%�%>-�-"�'���!���� �8*�$�0-��$ �&" $ *&8*�)<�*� 0�%?8�0�* �$"�%*��&*� �&'�0�%*-�8$�)�.��)���"!�0��#* ��. ")�

Page 5: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �

��������3���4�����������5(��6(�

��

������������

�����

��������

���

���

����� �����

����

�����

� �������

�������

�������

�������

�����

����

������

������

����

�� ��� �������� ��

��� ��

����

������

�����

������

��

�� �

�� �

Page 6: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �

��������3���4�����������5(��6(��0�7*&��/�$����$��"�0�; *� "-�!�"-"��"!�/"*))��%8*�)

�0�)*�*/�$����$��"�0��� $%���!$&� *� "-�!�"-�$�0���0��(�"��0�)*�*-�-"�':

��.�* �$ �8�0�%�)*�*&$��% *��"�%$-.&'<�/$��)�" ��0��@/�-�%�*))*��&�-����0*� 0""%�%!�"-*-"� �0�-�&�$.&�%"�� �%*�)%����%"��"!�0"%�%"�� �%�"$�%)�%�$�*�$"�:

�0$%%�&� �$"�$% "--"�&')"��/$�0*)�7$ � *&&�)* �������!��8*&�0"� 0�0$%)�7$ �-$ 0�<�����<� *&&�)*"�������#���:

�0�-�&�$.&�#"�%�&� �%!�"-*-"� %�7��*&$�.��%<*%�)"��0�%���$� "!$�% "���"&&$��%:�0� "���"&&$��%*��%��<*%�).�$-*�$&'"�$�!"�-*�$"��*A��!�"-�0�$�%��� �$"�<�$� �#� ���):

��7��*&"!�0���$�%-�%�<� "���"&&�))�.��)$� "��0��'.�"!$�%��� �$"�:3"��#*-.&�8�0�)*�*-�-"�'-�%���*)"�*&"*)*�)/�$��"�*%�"��:�0��� $%���!$&�-�%�<�/�$����"�*&"*)*�)*�*�$�0-��$ �&" $ *&$�%��� �$"�:��)8"! "��%�8�0��(�-�%�.��!"�-"��"!%�7��*&".��*�$"�%:

($A��0�-�#�%8�0�%�".��*�$"�%*��)$�� ��)<' "���"&&$��%�0*�*��%��"��0�<*%$%"!7*�$"�%!$�&)%$��0�$�%��� �$"�:

Page 7: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� B

��������3���4�����������5(��6(��0�.��7$"�%!$ ���%0"/%�0�)*�*.*�0/$�0�0��0�����=�$��)

-�&�$.&�#"�%*))�)8*%/�&&*% "���"&&$��%!"��0�-*C"�!�� �$"�*&��$�%:

� "���"&��$��0*�0*%�0�$�%��� �$"�*%*�$�.��$%�%�)�")����-$��0"/�"%���0� "���"&&$��%!"��0�!�� �$"�*&��$�%*�)�/""!�0�-�&�$.&�#"�%:

�0��0$�)-�&�$.&�#"�8/0$ 0)����-$��%/0��0��;D�"��0�<�*� 0)�%�$�*�$"�*))��%%$%/�$����$��"�0�;8$%%��<*%�)"��0�E��""��.��"!�0��(�8/0$ 0$%�%�)�".��!"�-�0� "-.*�$%"�"!*+�2$�%��� �$"�:

�0��� �&*�$�'*�)%$-.&$ $�'"!�0���;�$�%��� �$"�%��-�*�%�0*�*%$-.&�)� ")$� .�" �%% *�<��%�)�")����-$��0"/�"%���0� "���"&&$��%:

Page 8: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� F

��������3���4�����������5(��6(��&&$�%��� �$"�%%�*��<'�%$� �0�.�" �*- "������"%�..&'�0�

$�%��� �$"�*))��%%�"�0�$�%��� �$"�-�-"�':�!����0�$�%��� �$"�$%!�� 0�)8�0��� $%���".��*�)%�%�)<'*�$�%��� �$"�*��%.� $!$�)<'!$�&)%"!�0*�$�%��� �$"�:

�� ��0��� $%���".��*�)%0*7�<���!�� 0�)8�0�' *�<�".��*��)"��" "-.���*-�-"�'*))��%%>!"�*&"*)"�%�"��?8�" "-.���*�*�$�0-��$ ��%�&�>!"�*�$��� ��*�$�0-��$ �&" $ *&$�%��� �$"�?8"�* "-.*��>!"�*<�*� 0?:

�!�0�$�%��� �$"�$%*�*�$�0-��$ �&" $ *&$�%��� �$"�8�0���%�&�!�"-�0��(�-�%�<�/�$�����"*�� $%���:�!�0�".��*�$"�$%*&"*)"�%�"��8�0��(���%�&�$%�%�)*%*�*))��%%�"�$�0��%�"��*7*&��!�"-�0��� $%���%"�&"*)*7*&��!�"--�-"�'$��"�0��� $%���%:�0���%�&�!�"-�0��(�"�-�-"�'$%/�$����<* A$��"�0��� $%���!$&�:

+�*� 0�%��=�$���0��%�"!�0��(�"��.���")����-$���0���#�$�%��� �$"�*))��%%8/0$ 0 "-�%!�"-�$�0���0��(�>/0����0�;*�)<�*� 0"!!%��*��%�--�)?"�!�"-*�*))���0*�$� ��-���%�0� ������;<'�:

Page 9: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �

��������3���4�����������5(��6(��0��".-�&�$.&�#"� "���"&%/0*�7*&����.&* �%�0�;>;D�"��0�

<�*� 0)�%�$�*�$"�*))��%%?@�0�-�&�$.&�#"�$% "���"&&�)<'�0� *���0*�G*�)%G�" ��0���0�H��""��.��"!�0��(�*�)* "���"&%$ �*&�0*�$�)$ *��%�0*��0�$�%��� �$"�$%*<�*� 0:

�0�-�&�$.&�#"�/0"%�"��.��������%�"�0��� $%���!$&�$%�%�)�"%�����0�"��.��"!�0��(�>$��0� *%�"!*�*�$�0-��$ �&" $ *&$�%��� �$"�?"��0�"��.��"!�0�)*�*-�-"�'>$��0� *%�"!*&"*)?!"�/�$�$� $��"�0��� $%���!$&�:

�0�<"��"--"%�-�&�$.&�#"�$%�%�)�")����-$��/0��0���0�%� "�)�(�$�.��$%!�"-�0��� $%���%>!"�*�"�$--�)$*��*�$�0-��$ �&" $ *&$�%��� �$"�?"�!�"-�0�"!!%��!$�&)"!�0�$�%��� �$"�>!"�*�$--�)$*��".��*�$"�8*&"*)"�%�"��8"�*<�*� 0?:

�0�*))�) "���"&&$��%*��%��*$ 0�!"�/*�)*�))����-$���0�".��*�$"�.��!"�-�)*��0��(�8/0��0���0�)*�*-�-"�'%0"�&)��*)"�/�$��8*�)/0��0���0��� $%���%%0"�&).��!"�-*/�$��".��*�$"�:

�0� "���"&&$��%*��%0"/�$���) "&"��"-*A��0�-�*%$���"%��:

Page 10: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#"�

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 11: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

(���(�����������+�5�������

!"#�$�%�&��&�

�$���&��

���!'#

"%$�

&��!

���( ��� ���

!"#�$�%�&��&�

���&���$

#'�!��

�$%"

!��&

�����( ��� ���

������

�����

� )���

�����

��

!

#

�����

������

�����

� )���

�����

��

!

#

�����

Page 12: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#"�

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 13: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

��5������

����

������

����

������

� ���

����

$

$

$

����������

������

��*

!

�� ��+�$,��-

� ��+�$,!-

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

�%����

������

� ��+$,!- ������������

� ��+&�,!-

����

����������

&�

����

� ��+&�,�%- ��������������

������

&�

&�

��������

���������

���������

����

������

����

������

� ���

����

� �������

&�

��� ���

����������

��������

����

�������������

������

Page 14: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

��5������

!

&

&�

&�

&�

&�

$

$

����������

����������

����

������

����

������

� ���.���

./0�

� ���

����

$

��*�

��*�

&�

��� ��

Page 15: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 16: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

,������(��(��;(�4��

#

��*���#

�/�

�+"11!-

.+"11!-

0+"11!-

�+"11!-

Page 17: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �B

,������(��(��;(�4��

��*��

2! 2"2%2$2�2&2�2�

�! �"�%�$���&�����! �"�%�$���&����0! 0"0%0$0�0&0�0�.! .".%.$.�.&.�.�

�!��

��*�� ��*�� ��*�� ��*�� ��*�� ��*�� ��*��

Page 18: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �F

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 19: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(����#����$%&��

!

�� 3

!

4

�� 3

5

!

�����

0�

0���

������ �

Page 20: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(����#����$%&��'�����

!

�� 3

!

4

�� 3

5

!

�����

0�

0���

������

&���

Page 21: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(����#����$%&��'�����(�)*

!

�� 3

4

�� 3

5

!

�������

0� 6����� �

&���

63)��7�������

!

63)��7�

��

�+6���6�!-

Page 22: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(����'�����

��

0�

���!

���

0���

�����!

0�

����

���

0���

������

0�

����

���

0���

������

0�

���&�

���

�����&�

1�1�1�

�!4!�&�4&� ��4� ��4�

���

63)��7

6�����

0�8�

!!!

�� 3�

�� 3�

Page 23: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(������ �$"�

9� ����

�:.

6�

���

��4

���� �����

� �

�� 3 �� 3 ��� ��!

:6�

!! !!

�! !!

!! �!

!! ��

�! ��

!� !�

Page 24: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(���$$�#���$&��+��$�$����#���$��$"���#� �$"�

����� ���������������

�������������� !"#

����

������������

������

�� !! �����7�� ������ ��� !!�!

�� !! ����7�� ������ ��� !!�!

�/; !� 4� � �<��� ������ ��4 !��!

�.. �! ��� �!!!!! ��� !!�!

��� �! ��4���� �!!!�! ��4 !��!

�:. �! �:. �!!�!! �:. !!!!

6� �! 6� �!!�!� 6� !!!�

��= �!���� �����

� � �!�!�!

���� �

����� � !���

��

����

����

����

�����

Page 25: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(�����������&��'�����#� �$"�

�����

�����$ �����"

! !

� �

� �

� �

� �

� �

% %& %$%'%( %"

������� !"#

������������

��) ��"��$*�)

!!����� !�

� �!����� !�

� !!!!!!� !�

� �!!�!!� !�

� !!!!�!� !!

� !!�!�!� �!

� � � �!!�!�� ��

Page 26: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

�(���� ���!��$���$

!�� �! ' # " % $ � & � �4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� �� �& ��4� 4�

� ��+�$,!-

�%

!!!�� �! ' # " % $ � & � �4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� 4� �� �& ��4� 4�

� �)���)���

��� (�� ��

Page 27: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �B

�(��� �$"���,$���

����+�

����,--���./��������������0����)����1 ,--���./������������0��)����1

������ = ����� ���� �����������������)��������$ !$$#= ����� ���� �����������������)�� ������'"!$2#

���3��� = �3����)��������� �������7��� �� ������������:�

����� = ���� ��������� ������������������= ���� ��������� �������)���� ���� �������

�����������������'

*���/ = ����3�������������7�� ���������3����)��4���= �>0�3���������������� �)�� �� ���?>05�@

������ ������� �������������� �� ������������:�

��3������7��� �� �� )������ �)���3���������� ����� �������

������� �� ������������:�

����������� ���.����� ��������� �������� ��������)��������

�������4���A���3���������� ��������� �������� �����������

Page 28: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �F

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 29: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

����3(�1��������(����

��

����������

������

��������

���

���

�����������

� ���

����

�����

� �������

����������

� �������

����������

�����

� ���

����

����������

����������

����

����

!

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

� ��+�$,��-

����

�� ���

!

!

��

!

�����+� ��+&�,�%-

� �)���)��

��� ��

��.�������

�����

��� (

�� �

��� ��

������

�����

�� �

� ��+�$,!-

� ��+$,!-

Page 30: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 31: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

����;��I3��������I�����;�������

��

����������

��������������

���

� ���

����

�����

� �������

����������

� �������

����������

����������

����������

!

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

� ��+�$,��-

����

�� ���

!

!

��

!

�����+� ��+&�,�%-

��� ��

��.�� �����

�����

������

�� �

� ��+�$,!-

� ��+$,!-

Page 32: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 33: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

����;��I3��(1

��

����������

������

��������

���

�����������

� ���

����

�����

� �������

����������

� �������

����������

�����

� ���

����

����������

����������

����

����

!

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

����

�� ���

!

!

��

!

�����+� ��+&�,�%-

��� ��

��.�� �����

�����

��� (

�� �

��� ��

������

�����

�� �

� ��+�$,!-

Page 34: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 35: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

����;��I3���1

��

����������

��������������

���

���

�����������

� ���

����

��

�����

� �������

����������

� �������

����������

�����

� ���

����

����������

����������

����

����

!

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

� ��+�$,��-

����

�� ���

!

!

��

�����+� ��+&�,�%-

� �)���)��

��� ��

��.�� �����

�����

��� (

�� �

��� ��

������

�����

�� �

� ��+�$,!-

� ��+$,!-

Page 36: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

������

���� ����!"��#� ��$"�$�%$� &�� ' &�

($��&����)$*�*�)+$ ���)$*�

�� $%���%

,� �"�$*&-�&�$.&�#��

�(�

�*�*!&"/*�) "���"&��$�

�*�*.*�0!"�*�*�$�0-��$ ".��*�$"�

�*�*.*�0!"�(1

�*�*.*�0!"��1

�*�*.*�0!"�+�2

Page 37: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �B

����;��I3��+�2

��

����������

��������������

���

���

�����

� �������

����������

����������

����������

����������

!

� ��+�!,�%-

� ��+�$,��-

����

�� ���

!

��

�����+� ��+&�,�%-

� �)���)��

��� ��

�����

�����

��� (

�� �

�� �

� ��+�$,!-

Page 38: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� �F

��!���� �(�������"*

;*����%"��*7$)8I����%%'J"0�� �� �������,�$�-����$�$" ���,$. ���/��"+���0�'�+����$���'�#�(1���"����$*8�"� *�K*�!-*��;�<&$%0��%8���F8�������12��,34567115

"�;*����%"��*7$)8I����%%'J"0�� �� �������,�$�-����$�$" ���,$. ���/��"+���0�'�+����$���'�#�(8�"�"����$*8�"� *�K*�!-*��;�<&$%0��%8����8�������92��,346478�:

Page 39: Simplified Structure of a MIPS Processor

��������� �������������� ��

;������<