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El procesadorCreando un solo datapath

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Introducción1. Crear un solo datapath a partir de los datapaths

individuales:

a) Instrucciones aritméticas y lógicas (tipo R).

b) Instrucciones de carga y almacena (load/store).

c) Brincos condicionales e incondicionales.

2. Agregar el control.

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Introducción� Versión simple de MIPS de un ciclo.

� Las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj.

� Ninguna parte del datapath se puede usar mas de una vez por instrucción.

� En caso necesario, se duplica la parte que tenga que ser utilizada mas de una vez.

� Por ese motivo, la memoria de instrucciones y la de datos están separadas.

� Se pueden compartir partes del datapath agregando un multiplexor y una señal de control.

Datapath instrucciones “R”

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Datapath instrucciones L/S

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Uniendo datapaths� Los datapaths de las instrucciones aritméticas y

lógicas de las instrucciones de carga/almacena son similares.

� Las diferencias importantes son:

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Uniendo datapathsa) ALU:

� Instrucciones aritméticas y lógicas: las entradas vienen de los registros.

� Instrucciones de carga/almacena: una entrada viene de un registro, la otra de un offset de 16 bits.

� Ejemplo:

� add $t0, $t1, $t2 ; usa la ALU para sumar t1 + t2

� sw $t0, 50($a0) ; usa la ALU para sumar a0 + 50

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Uniendo datapathsb) Registro destino:

� Instrucciones aritméticas y lógicas: el valor que se guarda es la salida de la ALU.

� Instrucción de carga: el valor que se guarda viene de la memoria.

� Ejemplo:

� add $t0, $t1, $t2 ; t0 ← t1 + t2

� lw $t0, 50($a0) ; t0 ← Memoria[a0 + 50]

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Uniendo datapaths� Para usar la misma ALU:

� Agregar un mux en la segunda entrada.

� Para usar el mismo banco de registros:

� Agregar un mux en la entrada de datos.

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Datapath para tipo R y L/S

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Explicación� Las señales de control están en azul.

� ALUSrc controla la segunda entrada de la ALU.

� 0 para instrucciones tipo R. La entrada es un registro.

� 1 para instrucciones L/S. La entrada es un offset.

� MemtoReg controla la entrada de datos del banco de registros.

� 0 para instrucciones tipo R. La entrada es la salida de la ALU.

� 1 para instrucciones L/S. La entrada viene de la memoria de datos.

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Datapath completo� El siguiente paso es combinar los datapaths de:

1. Ciclo de fetch.

2. Instrucciones tipo R y L/S.

3. Instrucciones de brinco.

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Datapath del ciclo de fetch

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Datapath del brinco condicional

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Datapath completo� Se agrega un multiplexor a la entrada del contador

de programa controlado por PCSrc:

� 0 – No hay brinco (PC ← PC + 4).

� 1 – Si hay brinco (PC ← salida del sumador).

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Datapath

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El siguiente paso� Es agregar la unidad de control.