El procesador. Diseño del control
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- Arturo Río Navarro
- hace 5 años
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1 El procesador Diseño del control
2 Datapath MIPS simple Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 2
3 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 3
4 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 4
5 Control de la ALU Unidad de control de la ALU: Entradas: opcode y una señal de control de dos bits llamada ALUOp. Salida: señal de control de 4 bits de la ALU. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 5
6 Control de la ALU Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 6
7 Unidad de control principal Tomando en cuenta los formatos de cada clase de instrucción, se agregan 7 señales de control: Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 7
8 Unidad de control principal 1. 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 8
9 Unidad de control principal 5. 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 9
10 Unidad de control principal Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 10
11 Unidad de control principal Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 11
12 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 12
13 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 13
14 Unidad de control principal Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 14
15 Líneas de control El opcode de la instrucción determina los valores de las líneas de control. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 15
16 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 16
17 Líneas de control e) 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 17
18 Implementación Tabla de verdad de la unidad de control: Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 18
19 Implementación Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 19
20 Instrucción Jump Formato de la instrucción j: Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 20
21 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. Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 21
22 Unidad de control final Universidad de Sonora Arquitectura de Computadoras 22
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