El procesador Diseño del control. Universidad de SonoraArquitectura de Computadoras2 Datapath MIPS simple.

El procesadorDiseño del control

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Datapath MIPS simple

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MIPS simpleEl datapath anterior cubre instrucciones:Aritméticas-lógicas: add, sub, and, or y set on less

than.Acceso a memoria: load word (lw) y store word (sw).Brincos: beq.La instrucción jump (j) se incluirá después.

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Control de la ALU

La ALU se usa según el tipo de instrucción:Instrucciones de tipo “R”: para su operación.Instrucciones lw y sw: suma.Instrucción beq: resta.

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Control de la ALUUnidad de control de la ALU:Entradas: opcode y una señal de control de dos bits

llamada ALUOp.Salida: señal de control de 4 bits de la ALU.

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Control de la ALU

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Unidad de control principalTomando en cuenta los formatos de cada clase de

instrucción, se agregan 7 señales de control:

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Unidad de control principal1. RegDst. Controla el origen de la dirección del

registro destino: bits[20:16] para lw o bits[15:11] para tipo-R.

2. RegWrite. Controla la escritura en el banco de registros.

3. ALUSrc. Controla el origen del segundo operando de la ALU: registro para tipo-R u offset para lw/sw.

4. PCSrc. Controla que se guarda en el PC: PC + 4 o PC + offset.

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Unidad de control principal5. MemRead. Controla la lectura en la memoria de

datos.

6. MemWrite. Controla la escritura en la memoria de datos.

7. MemtoReg. Controla el origen del dato a guardar en el registro destino: ALU para tipo-R o la memoria de datos para sw.

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Unidad de control principal

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Unidad de control principal

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Unidad de control principalEntrada: opcode de la instrucción bits[31:26].Salidas:

3 señales de un bit para controlar multiplexores: RegDst, ALUSrc y MemtoReg.

3 señales de un bit para controlar lecturas y escrituras en el banco de registros y la memoria de datos: RegWrite, MemRead y MemWrite.

1 señal de un bit para indicar un posible brinco: Branch.

1 señal de dos bits para controlar la ALU: ALUOp.

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Unidad de control principal¿Dónde quedó PCSrc?Ahora es una señal de control derivada de la señal

de control Branch y la salida Zero de la ALU.

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Unidad de control principal

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Líneas de controlEl opcode de la instrucción determina los valores de

las líneas de control.

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Líneas de control Para las instrucciones tipo-R.

a) RegDst = 1. La dirección del registro destino está en los bits[15:11].

b) ALUSrc = 0. El segundo operando de la ALU es un registro.

c) MemtoReg = 0. En el registro destino se guarda la salida de la ALU.

d) RegWrite = 1. La instrucción escribe en el banco de registros.

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Líneas de controle) MemRead = 0. La instrucción no usa la memoria

de datos.

f) MemWrite = 0. La instrucción no usa la memoria de datos.

g) Branch = 0. La siguiente instrucción está en PC+4.

h) ALUOp = 10. La función ejecutada por la ALU depende de la instrucción.

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ImplementaciónTabla de verdad de la unidad de control:

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Implementación

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Instrucción JumpFormato de la instrucción j:

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Instrucción jump Se guarda en el PC la concatenación de:

a) Los bits[31:28] del PC actual.

b) Los 26 bits de la dirección.

c) Los bits 00 (para convertir de palabra a byte). Se necesita otra señal de control para distinguir

entre no brinco, beq y jump. La señal de control jump solo se activa cuando el

opcode es 2.

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Unidad de control final