The Processor Implementation: Datapath Control “Computer Organization&Design” 第四章
The Processor Implementation: Datapath & Control “Computer Organization & Design ” 第四章
内容提要 ● 多周期设计需求：CSC采用 -时钟周期对性能的影响 一复用功能部件，减少硬件开销 ·多周期实现 一数据通路，控制器（状态机，微程序） COD5,RV Edition 2ed,$4.5 ·唐本
内容提要 • 多周期设计需求：CISC采用 – 时钟周期对性能的影响 – 复用功能部件，减少硬件开销 • 多周期实现 – 数据通路，控制器（状态机，微程序） • COD5，RV Edition_2ed，$4.5 • 唐本
指令周期：single-cycle vs.multicycle Single-cycle Implementation:定长指令周期 clock waste waste add sto,st1,st2 beg$t0,$t1,工 Multicycle Implementation:不定长指令周期 clockΠTU add sto,st1,st2 beg$t0,$t1,工 Multicycle Implementation: less waste higher performance
指令周期：single-cycle vs. multicycle • Multicycle Implementation: less waste = higher performance add $t0,$t1,$t2 beq $t0,$t1,L Single-cycle Implementation：定长指令周期 Multicycle Implementation：不定长指令周期 add $t0,$t1,$t2 beq $t0,$t1,L waste waste clock clock
多周期实现（见COD5-RV32ed) ·根据指令执行所使用的功能部件，将执行过程划 分成多个阶段，每个阶段一个时钟周期 一在一个周期内的各个部件并行工作 ·只有控制信号有效的部件作有用功！ ·复用：功能部件可以在不同的阶段（周期）使用 一有利于降低硬件实现复杂度和成本 一竞争：结构冲突 一中间结果暂存 Data Register PC Address Instruction Registers Address Instruction Register memory Data Register# memory Data llxx@ustc.edu.cn 4
llxx@ustc.edu.cn 4 多周期实现(见COD5-RV32ed) • 根据指令执行所使用的功能部件，将执行过程划 分成多个阶段，每个阶段一个时钟周期 – 在一个周期内的各个部件并行工作 • 只有控制信号有效的部件作有用功！ • 复用：功能部件可以在不同的阶段（周期）使用 – 有利于降低硬件实现复杂度和成本 – 竞争：结构冲突 – 中间结果暂存
Overview:复用，暂存 Data R8gis时ar# Address Instruction Registers Address nstuuction R8gIs咸8r# memory Data Regis以er# memory Data Instruction register PC Address Data Instruction Register or data Registers ALU ALUOut Memory Register Memory Data data Register register IR:指令暂存 MDR:单周期内无法完成“访存+RF写”(FIGURE e4.5.1,The high-level view) ALUOut:ALU结果暂存
Overview：复用，暂存 IR：指令暂存 MDR：单周期内无法完成“访存+RF写”（FIGURE e4.5.1，The high-level view） ALUOut：ALU结果暂存