SOPC课件第4章16位CISCCPU设计2章节.ppt

EDA技术与VHDL 第6章 16位CISC CPU设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.1 顶层系统设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 6.2 CPU基本部件设计 * * * KX康芯科技 6.1.1 16位CPU的组成结构 图6-1 16位CPU结构框图 KX康芯科技 原理图 6.1.2指令系统设计 1．指令格式 KX康芯科技 图6-1 单字节指令格式 （1）单字指令 空位填零 KX康芯科技 图6-2 双字指令格式 （2）双字指令 图6-3 双字节指令 空位填零 空位填零 KX康芯科技 2．指令操作码 表6-1 操作码功能表 NOP指令：空操作 举例：NOP; #PC+1?PC 十六进制指令 空位填零 操作码 00000000000 00000 二进制指令 0000h 6.1.2指令系统设计 LOAD指令：装载数据到寄存器 举例：装载R1寄存器指明地址的数据到R2寄存器中 LOAD (R1),R2; #(R1)?R2 010 目的操作数 001 源操作数 十六进制指令 空位填零 操作码 00000 00001 二进制指令 080Ah 6.1.2指令系统设计 STORE指令：将寄存器的数据存入存储器 举例：将R1寄存器的数据存入R2寄存器指明地址的存 储器中 STORE R1,(R2); #R1?(R2) 010 目的操作数 001 源操作数 十六进制指令 空位填零 操作码 00000 00010 二进制指令 100Ah 6.1.2指令系统设计 MOVE指令：在寄存器之间传送操作数 举例：将R1寄存器的数据传送到R2寄存器 MOVE R1,R2; #R1?R2 010 目的操作数 001 源操作数 十六进制指令 空位填零 操作码 00000 00011 二进制指令 180Ah 6.1.2指令系统设计 LOADI指令：将立即数装入寄存器 举例：将立即数0021h装载到R1寄存器 LOADI R1,0021h; #0021h?R1 2001h 00100100 目的操作数 十六进制指令 （双字） 空位填零 操作码 立即数：0000000000100001 二进制指令（双字） 0021h 6.1.2指令系统设计 BRAI指令：无条件转移到立即数指定的程序地址 举例：程序转移到立即数0006h指定的地址执行 BRAI 0006h; #0006h?PC 2800h 00000000000 00101 十六进制指令 （双字） 空位填零 操作码 立即数：0000000000000110 二进制指令（双字） 0006h 6.1.2指令系统设计 BRAGTI指令：比较大于时转移到立即数指定的程序地址 举例：设比较数存放在R1、R2寄存器中，当R1R2时，程 序转移到立即数0006h指定的地址执行，否则执行 下一条指令 BRAGTI R1，R2，0006h; # R1R2, 0006h?PC # 否则 PC+1?PC 010 操作数2 001 操作数1 300Ah 00000 00110 十六进制指令 （双字） 空位填零 操作码 立即数：0000000000000110 二进制指令（双字） 0006h 6.1.2指令系统设计 INC指令：加1指令 举例：将R1寄存器的值加1 INC R1; #R1+1?R1 001 目的操作数 十六进制指令 空位填零 操作码00111 二进制指令 3801h 6.1.2指令系统设计 KX康芯科技 表6-2 常用指令举例 2．指令操作码 KX康芯科技 1. CPU元件的VHDL描述 6.1.3 顶层结构的VHDL设计 【例6-1】 library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all; use IEEE.std_logic_arith.all; package cpu_lib is type t_shift is (shftpass, shl, shr, rotl, rotr