Детальный проект конвейерного RISC процессора (Глава 5 "Обработка прерываний"), страница 11

Рисунок 5.5 Дешифратор адреса AdDec файла регистров SF

Мы не определяем выход Doutфайла специальных регистров, если регистр обновляется и читается одновременно.

Реализация

Рисунок 5.4 изображает пример реализации файла специальных регистров SF размера (Kx n). Мультиплексор перед регистром SF[r] выбирает нужный вход в зависимости от флага специальной записи w[r].

Схема дешифратора адреса AdDecна рисунке 5.5 содержит два k-битных декодера (k = [log K]). Адрес чтения adrдекодируется в биты выбора sl[K- 1 : 0]. Основываясь на этом декодируемом адресе, схема выбора DataSelвыбирает соответствующее значение стандартного выхода данных Dout. Для этой цели, данные Do[r] маскируются битом выбора sl[r]. Замаскированные данные объединяются n-OR-trees в биты разрезанным способом:

Адрес записи adwдекодируется в K битов выбора. Сигналы синхронизации Kрегистров генерируется из этих сигналов согласно уравнению 5.3. Таким образом, стоимость всего файла регистров SF определяется как

C_SF(K, n)    =   K * (C_ff(n)+C_mux(n))+C_AdDec(K) + n * C_or * C_tree(K) + K * C_and(n)

Рисунок 5.6 Окружение SPRenv конструкции DLX_∑

C_AdDec(K)    =   2*C_dec([logK]) + C_and(K) + C_or(K).

Четкие порты чтения имеют нулевую задержку, тогда как стандартный выход Doutзадерживается дешифратором адреса и схемой выбора:

D_SF(Do[r])    =   0;

D_SF (Dout)    =   D_dec ([log K]) + D_and + D_or • D_tree (K).

При доступе по записи, файл специальных регистров имеет задержку доступа D_SFw , и сигналы записи wи w[] задерживают сигналы синхронизации на D_SF(w;ce):

D_SFw    =   max{D_mux(n), D_dec([log K]) + D_and + D_or } + D_ff

d_sf(w; ce)    =   D_and + D_or .

Окружение SPRenv

Ядро окружения специальных регистров SPRenv (рисунок 5.6) – файл специальных регистров размером 6 x 32. Имена этих регистров SPR[5:0] перечислены в таблице 5.3. Окружение управляется сигналами записи SPRwи SPRw[5 : 0], и сигналами JISR, repeat, и sel.

Стандартные порты чтения и записи используются только при специальных командах перемещения movi2s и movs2i и команде rfe. Стандартных выход данных файла регистров равен

Sout_i = SPR[Sas]_i-1 ,

и в случае запроса записи SPRw = 1, файл регистров обновляется как

SPR[Sad]^u_i := C.4_i .

Согласно спецификации раздела 5.2, регистры SPR также должны быть обновлены по команде trap и при переходе на ISR. Эти обновления производятся через шесть четких портов записи файла специальных регистров.

Так как команда trap всегда вызывает прерывание, т.е., trap_i = 1 подразумевается JISR_i = 1, регистр SPR требует только специальной записи на JISR. Поэтому сигналы записи устанавливаются в

SPRw[r] = JISR.

При JISRрегистр состояния SR очищается. Регистр ECA буферизирует причину маскирования MCA а регистр Edata получает содержимое C.4. При trap, C.4 обеспечивает константу ловушки, а при загрузке или сохранении он предоставляет эффективный адрес памяти:

(Di[0], Di[2], Di[5]) = (0, MCA, C.4).

Выбор входа Di[l] более сложен. Если команда I_i прерывается, новое значение ESR зависит от типа прерывания и от типа I_i

где

Окружение SPRenv выбирает соответствующий вход

где

sel = /\ SPRw /\ ((Sad) = 0).

Согласно определению JISR, если команда I_i прерывается, два исключения PC должны быть установлены в

тогда как при прерывании типа abort, значение исключений PC не имеют значения. Окружение PCenv генерирует значения PC^u_i , DPC^u_i , и

DDPC_i^u = DPC_i-1 ,

которые спускаются вниз по конвейеру вместе с командой I_i . За исключением команды rfe,

DPC_i^u = PC_i-1 ,