MIPS基本指令和寻址方式

MIPS基本指令和寻址方式：MIPS是典型的RISC处理器，采用32位定长指令字，操作码字段也是固定长度，没有专门的寻址方式字段，由指令格式确定各操作数的寻址方式。MIPS指令格式一般有三种格式：R-型指令格式I-型指令格式J-型指令格式R_Type指指指指OPfuncshamtrdrtrs0262116116316bit6bit5bit5bit5bit5bitOP：操作码rs：第一个源操作数寄存器rt：第二个源操作数寄存器（单目原数据）rd：结果寄存器shamt：移位指令的位移量func：指令的具体操作类型特点：R-型指令是RR型指令，其操作码OP字段是特定的“000000”，具体操作类型由func字段给定。例如：func=“100000”时，表示“加法”运算。R[rd]←R[rs]+R[rt]I_Type指指指指OPimmediatertrs0262116316bit16bit5bit5bit15特点：I-型指令是立即数型指令双目运算：R[rt]R[rs]（OP）SignExt(imm16)Load指令：Addr←R[rs]+SignExt(imm16)计算数据地址(立即数要进行符号扩展)R[rt]←M[Addr]从存储器中取出数据，装入到寄存器中Store指令：Addr←R[rs]+SignExt(imm16)M[Addr]←R[rt]J_Type指令格式OPtargetaddress026316bit26bit25特点：J-型指令主要是无条件跳转指令，将当前PC的高4位拼上26位立即数，后补两个“0”，作为跳转目标地址。2targetaddress3targetaddressjL//gotoL指指指指指指指指指jalL//$ra指PC+4;gotoL指指指指指指指指指R型指令：定点运算：add/addu，sub/subu，sra，mult/multu，div/divu逻辑运算：and/or/nor，sll/srl比较分支：beq/bne/slt/sltu跳转指令：jrI型指令：定点运算：addi/addiu逻辑运算：andi/ori比较分支：slti/sltiu数据传送：lw/sw/lhu/sh/lbu/sb/luiJ型指令：j/jal设计模块划分，教学安排Main_ctrlmoduleALUunitmoduleInstructionFetchUnitmodulecore_registersmoduleAlu_ctrlmoduleImm16unitmoduleExt_memoryaddrdatadataaddrdata1、MIPS格式指令系统设计2、存储器设计3、寄存器堆设计4、ALU设计——基本算术、逻辑单元的设计32位超前进位加法器的设计32位桶式移位寄存器的设计5、取指令部件的设计6、单周期处理器设计——R型指令的数据通路设计I型指令的数据通路设计Load/Store指令的数据通路设计分支指令/转移指令的数据通路设计综合12条指令的完整数据通路设计7、控制单元设计8、单周期处理器总体验证9、异常和中断处理及其电路实现10、带有异常和中断处理功能的处理器的设计