PHY 569A PC «Architecture des micro-processeurs et microprogrammation

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Chrystelle Brosseau
il y a 7 ans
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1 PHY 569A PC «Architecture des micro-processeurs et microprogrammation» A/ Programmation en langage machine On souhaite écrire, en utilisant le jeu d instructions du processeur P32 présenté en cours, un petit programme qui réalise l addition entre deux vecteurs X et Y possédant 100 composantes. Les deux vecteurs sont représentés par des tableaux de 100 entiers rangés à des adresses consécutives en mémoire. Le premier élément X(0) du tableau X est rangé à l adresse 0 en mémoire, et le dernier élément X(99) du tableau est donc rangé à l adresse 99. Le premier élément Y(0) du tableau Y est rangé à l adresse 1000 en mémoire, et le dernier élément Y(99) du tableau est donc rangé à l adresse Le vecteur résultat est rangé en mémoire dans le tableau X. En langage C, ce programme s écrirait avec une boucle de la façon suivante: int X[100] ; int Y[100] ; for(i =99 ; i!= 0 ; i--) { X[i] = X[i] + Y[i] ; } Q1) Ecrire la boucle réalisant cette addition vectorielle en utilisant les instructions suivantes : lw Ai, imd(aj): Ai <= M[Aj + imd] / PC<= PC + 1 sw Ai, imd(aj) : M[Aj + imd] <= Ai / PC<= PC + 1 add Ai, Aj, Ak : Ai <= Aj + Ak / PC<= PC + 1 addi Ai, Aj, imd : AI <= Aj + imd / PC<= PC + 1 bne Ai imd : PC <= PC+1 si Ai = 0 / PC <= PC+1+ imd sinon On supposera que le registres A2 a été chargé préalablement et contient la valeur 99. B/ Microprogrammation On souhaite maintenant compléter le graphe de l automate réalisant le séquenceur du processeur P32. Q2) Représenter graphiquement, en utilisant les notation définies en cours, le micro-programme des instructions add, addi, sw et bne. Pour faciliter la lisibilité, on représentera le microprogramme de chaque instruction sur une feuille séparée. Q3) On rappelle que l activation du signal RESET a pour effet d interrompre le programme en cours d exécution, et de forcer l exécution de la séquence de «boot» : Le processeur termine d exécuter l instruction en cours, mais n exécute pas l instruction suivante du programme, qui

2 est donc abandonné. Au contraire il se branche à une adresse conventionnelle (0xBFC0000 dans le cas du processeur MIPS R3000), où doit être rangée la première instruction du programme d initialisation (programme de «boot»). Cette adresse correspond généralement à une mémoire non volatile (ROM) pour que ce programme soit toujours disponible. Que faut-il modifier dans le chemin de données et comment faut-il modifier la structure de l automate du séquenceur pour prendre en compte le signal RESET? Pour les courageux : Décrire en langage VHDL (style fsm) l automate réalisant le séquenceur microprogrammé du processeur P32 (en se limitant aux 5 instructions ci-dessus), puis effectuer la synthèse, le placement et le routage, en utilisant les outils CAO de la chaîne ALLIANCE.

3 PHY 569 Corrigé PC «architecture des micro-processeurs et microprogrammation» Q1) Ecrire la boucle réalisant cette addition vectorielle lw A0, 0(A2) lw A1, 1000(A2) add A0, A1, A0 sw A0, 0(A2) addi A2, A2, -1 bne A Q2) Représenter graphiquement, en utilisant les notation définies en cours, le micro-programme del instructions add. Test (COP = add) et R AD <= A0 + 0 AD <= A1 + 0 AD <= A2 + 0 AD <= A3 + 0 Test S AD <= A0+AD AD <= A1+AD AD <= A2+AD AD <= A3+AD Test T A0 <= 0+ AD A1 <= 0+AD A2 <= 0+AD A3 <= 0+AD instruction addi.

4 test (COP = addi) et R AD <= A0 + IX AD <= A1 + IX AD <= A2 + IX AD <= A3 + IX test T A0 <= 0+AD A1 <= 0+AD A2 <= 0+AD A3 <= 0+AD instruction sw. Test (COP = sw) et R AD <= A0 + IX AD <= A1 + IX AD <= A2 + IX AD <= A3 + IX Test T <= A0+0 <= A1+0 <= A2+0 <= A3+0

5 Instruction bne Test (COP = bne) et R <= A0+0 <= A1+0 <= A2+0 <= A3+0 Test NUL PC <= PC+IX Q3) Comment faut-il modifier le chemin de données et la structure de l automate du séquenceur pour prendre en compte le signal RESET? Il faut introduire la valeur 0xBFC00000 dans les constantes utilisables comme opérande Y, et donc un émetteur trois-etats supplémentaire sur le bus OPY, et un code supplémentaire Y_CZ dans les codes possibles du champs OPY de la micro-instruction. Par ailleurs, il faut systématiquement tester le signal RESET dans la dernière micro-instruction de toutes les instructions, et ajouter deux états dans l automate, pour effectuer le branchement à l adresse 0xBFC0000. PC <= BFC0000 PC <= BFC0000 microprogramme d exécution des instructions RESET = 1 RESET = 0

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