báo cáo nhóm KIẾN TRÚC MÁY TÍNH MULTICYCLE MIPS

04/2012
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
MULTICYCLE MIPS
GV : Nguyễn Đức Minh
SV : Đào Đăng Toàn
Nguyễn Quốc Đạt
Nguyễn Đăng Hoàng Vũ
Phạm Hồng Đức
Nguyễn Đức Hiếu


Review
• Sự xây dựng Datapath
– Xác định loại lệnh
• R-format
• Rẽ nhánh có điều kiện
• Rẽ nhánh không điều kiện
• Load/store
– Tiến hành xây dựng modul Datapath (RF, ALU,
Memory, SignExt)
– Kết nối các modul
• Datapath đơn xung nhịp
– Tất cả các lệnh thực hiện trong một xung (CPI = 1)
– Thời gian một chu kỳ được xác định bằng độ dài đường
dữ liệu dài nhất.
– Chu kỳ đồng hồ được đặt theo lệnh chậm nhất (load)

Overview – Multicycle Datapath
• Mỗi lệnh có nhiều stage (tầng)
• Mỗi stage mất nhiều chu kỳ
1. IF

2. ID / RF
3. EXE
4. MEM
5. WB
 Mỗi stage có thể sử dụng lại hardware từ stage
trước
 Sử dụng hiệu quả hơn của phần cứng và thời
gian

Tất cả các lệnh sử dụng
cái này
Recall: Simple Datapath
PC
Instruction
memory
+4
rt
rs
rd
Registers
ALU
Data
memory
imm
Data
Data
Address
Controller
Opcode, funct
Address

Instruction
Recall: R-format Datapath
• Format: opcode r3, r1, r2
Result
Zero
ALU
Read
Data 1

Read
Data 2
Read Reg 1
Read Reg 2
Write
Register
Write Data
Register
Write
ALU op
Register File
3
Instruction
Recall: Load/Store Datapath
Fetch Decode Execute
Recall: Branch Datapath
Fetch Decode Execute
Multicycle DP
Instr. Fetch Instr. Decode/Data Fetch Execute
Multicycle DP
Làm thế nào để xây dựng multicycle datapath (DP)

1. Thay 3 ALUs từ single-cycle DP bằng một ALU
2. Thêm 1 multiplexer chọn đầu vào cho ALU
3. Thêm 1 control line cho đầu vào chọn kênh của ALU
• Đầu vào mới: Constant = 4 [PC + 4]
• Sign-ext., shifted offset [BTA calc.]
4. Thêm các thanh ghi trung gian (buffer)
• MDR: Memory Data Register
• IR: Instruction Register
• A,B: ALU operand registers
• ALUout: ALU output register
Multicycle DP
Multicycle DP: 1-bit Ctl. Signals
Multicycle DP: 2-bit Ctl. Signals
-->